一种压电性聚偏氟乙烯薄膜的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种压电性聚偏氟乙烯薄膜的制备方法，所述方法包括步骤：制备聚偏氟乙烯薄膜，拉伸聚偏氟乙烯薄膜，极化聚偏氟乙烯薄膜。本发明制得的压电性聚偏氟乙烯薄膜机械强度高、压电性能好，且具有良好的透光性。
【专利说明】一种压电性聚偏氟乙烯薄膜的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及材料的制备领域，特别是一种压电性聚偏氟乙烯薄膜的制备方法。
【背景技术】
[0002]与传统的压电陶瓷和石英晶体等压电材料相比，聚偏氟乙烯(PVDF)薄膜具有柔性好、化学稳定性佳、机械强度高、声阻抗易匹配以及频响范围宽等优点，而且可以加工成大面积和各种复杂形状来使用。聚偏氟乙烯薄膜可以制成多种传感器元件，在智能材料应用领域具有广泛的应用价值，比如三维压力传感器。
[0003]目前，生产聚偏氟乙烯薄膜大都采用熔融法生产，虽然聚偏氟乙烯的熔点与分解温度相差有140度左右，加工温度范围较宽，但是通过这种工艺制得的聚偏乙烯薄膜其机械强度、压电性都受到了很大的影响，因此，现有的聚偏氟乙烯薄膜的压电性能不能很好地满足市场日益增长的技术性能要求。
【发明内容】
[0004]本发明目的在于克服现有技术中存在的问题，提供一种压电性聚偏氟乙烯薄膜的制备方法，满足压电性能的要求。
[0005]本发明的技术方案为一种聚偏氟乙烯薄膜的制备方法，所述的方法包括步骤:制备聚偏氟乙烯薄膜:将聚偏氟乙烯粉末溶解于有机溶剂中形成混合溶液，将所述混合溶液保持在60-70°C下进行2-4小时超声振荡去除气泡；过滤出所述混合溶液中的不溶物，之后将混合溶液放在真空中静置30-60min ;将所获得的混合溶液滴在衬底上，接着将所述衬底放在真空中静置成膜或甩膜成型；将成膜的衬底放在60-150°C的条件下干燥，然后放置空气中冷却得到聚偏氟乙烯薄膜；拉伸聚偏氟乙烯薄膜:将所获得的聚偏氟乙烯薄膜进行单轴拉伸1-5次，拉伸温度为65-135°C，拉伸速率为10-100mm/min，拉伸比为1_10，拉伸停止之后将温度调整至80-120°C保温10-30min并进行冷却，最后在65_150°C条件下进行退火处理0-48h ;极化聚偏氟乙烯薄膜:将经过拉伸处理后的聚偏氟乙烯薄膜的两面镀上电极，然后进行热极化处理，得到压电性聚偏氟乙烯薄膜，极化温度设定为10-100°C，极化电压为10-200MV/m，极化时间为 l_120min。
[0006]较佳的，所述的有机溶剂为丙酮、苯二甲酸二甲酯、碳酸二丙烯酯、二甲基甲酰胺、磷酸三甲酯和丙酮醇的任意一种或两种以上任意比例的混合物。
[0007]较佳的，聚偏氟乙烯的重量占聚偏氟乙烯与有机溶剂的总重量的1%_30%。
[0008]较佳的，所述的衬底为单晶硅片或抛光的玻璃。
[0009]较佳的，所述衬底在使用之前经过丙酮和乙醇清洗和N2干燥。
[0010]较佳的，所述的拉伸的次数为1-5次。
[0011]本发明的有益效果在于，本发明制得的压电性聚偏氟乙烯薄膜机械强度高、压电性能好，且具有良好的透光性。
【具体实施方式】
[0012]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0013]本发明的一种压电性聚偏氟乙烯薄膜制备方法包括以下步骤:
[0014]一、聚偏氟乙烯薄膜的制备:
[0015]将聚偏氟乙烯粉末溶解于有机溶剂中形成混合溶液，将所述混合溶液保持在60-70°C下进行2-4小时超声振荡去除气泡；过滤出所述混合溶液中的不溶物，之后将混合溶液放在真空中静置30-60min ;将所获得的混合溶液滴在衬底上，接着将所述衬底放在真空中静置成膜或甩膜成型；最后将成膜的衬底放在60-150°C的条件下干燥，然后放置空气中冷却得到聚偏氟乙烯薄膜；
[0016]所述的有机溶剂为丙酮、苯二甲酸二甲酯、碳酸二丙烯酯、N，N-二甲基甲酰胺、磷酸三甲酯和丙酮醇的任意一种或两种以上任意比例的混合物。较佳的，所述的聚偏氟乙烯的重量占聚偏氟乙烯与有机溶剂的总重量的1%_30%。
[0017]较佳的，所述的衬底为单晶硅片或抛光的玻璃。所述衬底在使用之前经过丙酮和乙醇清洗和N2干燥。
[0018]二、对制备所获得的聚偏氟乙烯薄膜进行拉伸:
[0019]将所获得的聚偏氟乙烯薄膜放进拉伸机中进行单轴拉伸，拉伸温度为65_135°C，拉伸速率为10-100mm/min，拉伸比为1_10，拉伸停止之后将温度调整至80_120°C保温10-30min并进行冷却，最后在65_150°C条件下进行退火处理0_48h。
[0020]较佳的，所述的单轴拉伸的次数为1-5次。
[0021]三、对拉伸处理后的聚偏氟乙烯薄膜进行极化:
[0022]在聚偏氟乙烯薄膜的两面镀上电极，然后进行热极化处理。极化温度设定为10-100°c，极化电压为10-200MV/m，极化时间为l_120min。
[0023]下面对本发明的较佳实施例作进一步详细的说明:
[0024]实施例一
[0025]取一定量的聚偏氟乙烯粉末溶解于N，N- 二甲基甲酰胺(DMF)中，配成10%PVDF混合溶液，70°C条件下搅拌30min至均匀；将所获的溶液65°C条件下进行2小时超声振荡去除气泡，之后用无纺布过滤除去溶液中的不溶物并在真空中静置30min ;然后将溶液滴在干净干燥的单晶硅片衬底上，接着将衬底放在甩膜机中甩膜成型，最后在60°C条件下干燥60min，冷却至室温便可制得致密的聚偏氟乙烯薄膜。
[0026]将通过上述步骤获得的聚偏氟乙烯薄膜放进拉伸机中进行拉伸，拉伸温度设定为95°C，拉伸速率设定为15mm/min，拉伸比设定为5 ;拉伸停止后薄膜在90°C条件下保温30min并冷却至室温，最后在125 °C条件下退火12h。
[0027]在拉伸之后的聚偏氟乙烯薄膜两面蒸镀铜电极，然后在温度为95°C条件下硅油浴中进行热极化，极化电压设定为60MV/m,极化时间设定为60min,然后自然冷却至室温。
[0028]实施例二
[0029]与实施例一相比，所不同的是将成膜的衬底放置干燥的温度是150°C，其他制备条件同实施例一。
[0030]实施例三
[0031]与实施例一相比，所不同的是极化电压设定为120MV/m。
[0032]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种压电性聚偏氟乙烯薄膜的制备方法，其特征在于，所述方法包括步骤: 制备聚偏氟乙烯薄膜:将聚偏氟乙烯粉末溶解于有机溶剂中形成混合溶液，将所述混合溶液保持在60-70°C下进行2-4小时超声振荡去除气泡；过滤出所述混合溶液中的不溶物，之后将混合溶液放在真空中静置30-60min ;将所获得的混合溶液滴在衬底上，接着将所述衬底放在真空中静置成膜或甩膜成型；将成膜的衬底放在60-150°C的条件下干燥，然后放置空气中冷却得到聚偏氟乙烯薄膜； 拉伸聚偏氟乙烯薄膜:拉伸温度为65-135°C，拉伸速率为10-100mm/min，拉伸比为1-10，拉伸停止之后将温度调整至80-120°C保温10-30min并进行冷却，最后在65_150°C条件下进行退火处理0_48h ； 极化聚偏氟乙烯薄膜:将经过拉伸处理后的聚偏氟乙烯薄膜的两面镀上电极，然后进行热极化处理，得到压电性聚偏氟乙烯薄膜，极化温度设定为1-KKTC，极化电压为10-200MV/m，极化时间为 l_120min。
2.如权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述的有机溶剂为丙酮、苯二甲酸二甲酯、碳酸二丙烯酯、二甲基甲酰胺、磷酸三甲酯和丙酮醇的任意一种或两种以上任意比例的混合物。
3.如权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述的聚偏氟乙烯的重量占聚偏氟乙烯与有机溶剂的总重量的1%_30%。
4.如权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述衬底为单晶硅片或抛光的玻璃。
5.如权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述衬底在使用之前经过丙酮和乙醇清洗和N2干燥。
6.如权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述的拉伸的次数为1-5次。
【文档编号】C08L27/16GK104448360SQ201310430693
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2013年9月22日 优先权日:2013年9月22日
【发明者】林朝晖, 邵喜胜 申请人:福建省辉锐材料科技有限公司