[发明专利]聚偏氟乙烯介电薄膜及其制备方法

说明书

本发明一种低介电损耗聚偏氟乙烯介电薄膜及其制备方法。所述制备方法包括：先制备PVDF胶体溶液，然后进行电泳处理，得到铸膜液，涂布，干燥，将PVDF薄膜剥离，得到PVDF介电薄膜。本发明通过对PVDF胶体溶液进行电泳处理，除去包裹在PVDF树脂中的金属离子等杂质，从而获得低介电损耗的PVDF介电薄膜，所述PVDF介电薄膜特别适合作为薄膜电容器的电介质使用。

技术领域

本发明涉及介电材料技术领域，更具体而言，涉及一种低介电损耗聚偏氟乙烯介电薄膜及其制备方法。

背景技术

在电子工业中，薄膜电容器通常采用聚合物柔性薄膜作为介质材料，常见的是聚丙烯 (polypropylene，PP)和对苯二甲酸乙二醇酯(Polythylene terephthalate，PET)等。虽然该类材料介电常数较低，例如PP为2.2左右，PET为3.2左右，但介电损耗非常低，PP和PET在频率为1000Hz时介电损耗为0.02％。所以，PP和PET薄膜仍然是市场上的主流介电薄膜产品。

从储能因数(E²ε)知道，储能密度分别与材料的相对介电常数和耐压强度的平方成正比。因此，制备同时具有高介电常数和高耐压强度的材料成为该领域的研究热点。由于聚偏氟乙烯(PVDF)薄膜的介电常数达到10左右，是PP薄膜的四倍左右，PET薄膜的三倍左右，从而成为了近些年的研究热点。

CN108070096A公开了一种聚偏氟乙烯介电薄膜的制备方法，其制备工艺选用表面处理过的铝箔、聚酯薄膜等柔性耐高温材料作为涂布基材，采用集熔融淬火、拉伸退火于一体的流程化处理方法。得到的聚偏氟乙烯薄膜β相含量高，厚度薄且均一，具有介电常数高、击穿强度大等优异性能，有望应用于高储能电子器件的制作。但是该方法制备的纯PVDF薄膜在1000MHz时介电损耗都达到4％以上，远远高于PP介电薄膜在1000MHz时的0.02％，将无法应用于常规的电容器。

CN104877278B公开了一种聚甲基丙烯酸正丁酯(PBMA)/聚偏氟乙烯基复合介电薄膜，该膜以含氟聚合物和有机PBMA混合流延成膜。这种复合介电薄膜是具有较高介电常数的新型介电材料，可以通过控制填料添加比例来制备所需介电常数的复合介电薄膜。该复合薄膜制备工艺简单、复合温度低且对环境友好，具有广泛的应用前景。但是，该方法制备的复合介电薄膜，在1000Hz时，各个实施例的介电损耗都在0.2％以上，是PP介电薄膜的十倍以上，介电损耗非常高。

CN102617958B公开了一种用于超级电容器的聚偏氟乙烯-三氟乙烯(PVDF-TrFE)/镍掺杂二氧化钛(Ni-TiO₂)复合薄膜。以PVDF-TrFE为基体，以Ni-TiO₂为填充物，通过流延方法制备成复合薄膜。该方法制备得到的复合介电薄膜具有较高的介电常数，良好的柔韧性，是一种新型无机有机复合介电材料。但是该产品在1000Hz时，各个实施例的介电损耗都在0.12％以上，是PP和PET介电薄膜的六倍左右。

综上，目前无论是纯PVDF薄膜还是填充高介电常数陶瓷颗粒的PVDF复合薄膜，与市售的PP或PET薄膜相比，都存在介电损耗过高的问题。而高介电损耗薄膜，将导致薄膜电容器在交变电场中发热，严重影响产品的综合性能和安全性能，从而导致无法实现其在薄膜电容器领域的商业化应用。

因此，需要开发一种低介电损耗的PVDF介电薄膜。

发明内容