[发明专利]一种取向多孔聚偏氟乙烯压电膜及其制备方法

说明书

本发明涉及取向多孔聚偏氟乙烯压电膜的制备方法，属于新材料制备技术领域。本发明采用将Fe₃O₄纳米磁性颗粒均匀分散在聚偏氟乙烯溶液之中形成聚偏氟乙烯复合溶液，然后将其置于磁场中流延成膜，磁场诱导Fe₃O₄纳米磁性颗粒聚集成均匀取向的圆锥体，随着溶剂的挥发，纳米磁性颗粒诱导聚偏氟乙烯β相结晶及在圆锥体面取向排布，形成Fe₃O₄/PVDF复合膜，将其干燥后用稀盐酸除去Fe₃O₄纳米磁性颗粒，获得取向多孔聚偏氟乙烯压电膜。本发明的目的在于克服现有制备技术中不能达到高β晶相转变以及其有序取向排布，得到的压电膜柔软性差的特点，提供一种操作简单，对制备条件与设备要求较低，所制备的取向多孔聚偏氟乙烯压电膜具有柔软特性及较高的压电常数与能量转换系数。

技术领域

本发明涉及一种取向多孔聚偏氟乙烯压电膜的制备方法，属于新材料的制备技术领域。

背景技术

聚偏氟乙烯(PVDF)是一种由层状晶体和无定形区组成的半结晶高聚物，在不同条件下可结晶成α、β、γ和δ四种晶相，其中只有强极性的β相具有压电性能。提高PVDF膜中β相的比例并使其取向排布就成为提高聚偏氟乙烯压电膜机电转换效率的关键。目前聚偏氟乙烯压电膜是采用先制备聚偏氟乙烯膜，再经过晶型的转变工艺制备得到。聚偏氟乙烯的成膜可以是聚偏氟乙烯溶液的流延成膜。或聚偏氟乙烯的热压成膜，再经单轴热拉伸或在高温环境下电场极化实现β晶型的转变；或是静电纺丝成膜。现有的聚偏氟乙烯的成膜方法对制备条件和设备要求比较苛刻或易产生缺陷，不能达到高的β晶相转化以及β晶相的有序取向排布，不能连续化加工大面积聚偏氟乙烯压电膜，因而影响聚偏氟乙烯压电膜的压电性能，同时成膜与β晶相转化工艺分开进行，工序复杂，同时，在一些特定的应用场景中需要压电膜具有柔软的特性。目前，具有对制备条件与设备要求较低，成膜、β晶相转变及β晶相的有序取向排布同步进行具有柔软特性的聚偏氟乙烯压电膜的制备方法还没有见报道。

中国专利公开号：CN105968392A，公开日2016年9月28号发明了一种高含量聚偏氟乙烯压电β相的制备方法，该发明通过刀片剪切聚偏氟乙烯熔体膜的手段实现聚偏氟乙烯压电β相的显著提高，进而提高了其压电性能。但是该发明只是单纯提高了β晶的含量，生成的β晶排列无规律，没有按照固定方向取向排列。

中国专利公开号：CN107090088A，公开日2017年8月25号发明了一种高β晶含量的聚偏氟乙烯复合取向介电膜及制备方法，该发明采用旋转涂膜法使铸膜液在恒温热台上成膜，待溶剂挥发完全后使用单轴牵伸装置制得高取向的PVDF膜。但是该发明制作工艺复杂，对制备的条件以及设备的要求较高。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明的目的在于克服现有聚偏氟乙烯压电膜的制备技术中对制备条件和设备要求比较苛刻或易产生缺陷，不能达到高的β晶相转变以及β晶相的有序取向排布，成膜与晶相转化工艺分开进行，工序复杂的缺点，提供一种操作简单，对制备条件与设备要求较低，成膜、β晶相转变及β晶相的有序取向排布同步进行具有柔软特性的聚偏氟乙烯压电膜的制备方法，所制备的聚偏氟乙烯压电膜具有较高的压电常数与能量转换系数。

为实现上述目的：本发明的技术解决方案是：

一种取向多孔聚偏氟乙烯压电膜，其特征在于：所述取向多孔聚偏氟乙烯压电膜具有均匀大小、取向一致垂直膜面的圆锥状的孔，圆锥状孔的下部直径为0.5μm-3μm，圆锥状孔的上部孔径为0.1μm-0.5μm，孔深小于或等于压电膜的厚度，压电膜厚度为50μm-3000μm。

一种取向多孔聚偏氟乙烯压电膜的制备方法，所述的制备方法按以下步骤：

A.Fe₃O₄纳米磁性颗粒均匀分散的聚偏氟乙烯复合溶液的配制