超高模量和响应的PVDF薄膜的制作方法

背景技术：

技术实现思路

1、根据本发明，提供了一种聚合物薄膜，该聚合物薄膜包括聚偏二氟乙烯(polyvinylidene fluoride,pvdf)且特征在于：沿面内尺寸至少约为4gpa的杨氏模量；以及，在25℃下至少约为0.1的机电耦合因数(k31)。

2、任选的聚偏二氟乙烯包括选自由以下构成的组的部分：偏二氟乙烯(vinylidenefluoride,vdf)、三氟乙烯(trifluoroethylene,trfe)、三氟氯乙烯(chlorotrifluoroethylene,ctfe)、六氟丙烯(hexafluoropropene,hfp)、氟乙烯(vinylfluoride,vf)和它们的均聚物、它们的共聚物、它们的三聚体、它们的衍生物和它们的混合物。

3、可选地，聚合物薄膜的组成的特征在于双峰分子量分布。

4、可选地，聚合物薄膜的组成的特征在于多分散分子量分布。

5、可选地，杨氏模量沿一对相互正交的面内尺寸中的每一者为至少约4gpa。

6、可选地，机电耦合因数(k31)在25℃下为至少约0.15。

7、可选地，聚合物薄膜的压电系数(d31)为至少约5pc/n。

8、可选地，聚合物薄膜的特征在于在550nm处至少约80％的透明度，并且小于约10％的体雾度。

9、可选地，该聚合物薄膜包括至少约40％的总结晶含量。

10、可选地，该聚合物薄膜包括至少30％的总β相含量。

11、根据本发明，还提供了一种聚合物制品，该聚合物制品的特征在于：沿至少一个尺寸至少约4gpa的杨氏模量；在25℃下至少约0.1的机电耦合因数(k31)；以及沿厚度尺寸至少约80％的光学透明度。

12、可选地，聚合物制品包括至少30％的总β相含量。

13、根据本发明，还提供了一种方法，该方法包括：将聚合物组合物成形为聚合物薄膜；沿至少一个面内方向并且以有效地诱发聚合物薄膜中至少约5的拉伸比的量向聚合物薄膜施加拉伸应力(tensile stress)；以及跨(across)聚合物薄膜的厚度尺寸施加电场。

14、可选地，成形(forming)包括选自由以下构成的组的工艺：流延(casting)、挤出、模制和压延(calendaring)。

15、可选地，该聚合物组合物包括以下混合物：高分子量聚合物、以及低分子聚合物和低聚物中的一个或多个。

16、可选地，该方法还包括在施加拉伸应力的情况下加热聚合物薄膜。

17、可选地，该方法还包括在施加拉伸应力的情况下将聚合物薄膜加热到比聚合物组合物的熔融峰值温度(melting peak temperature)低至少10℃的温度。

18、可选地，该方法还包括在施加拉伸应力之后加热聚合物薄膜。

19、可选地，在施加拉伸应力的情况下或施加拉伸应力之后施加电场。

20、可选地，在加热聚合物薄膜的情况下或在加热聚合物薄膜之后施加电场。

21、附图说明

技术特征：

1.一种聚合物薄膜，所述聚合物薄膜包括聚偏二氟乙烯(pvdf)，并且所述聚合物薄膜的特征在于：

2.根据权利要求1所述的聚合物薄膜，其中，所述聚偏二氟乙烯包括选自由以下构成的组的部分：偏二氟乙烯(vdf)、三氟乙烯(trfe)、三氟氯乙烯(ctfe)、六氟丙烯(hfp)、氟乙烯(vf)以及它们的均聚物、它们的共聚物、它们的三聚体、它们的衍生物和它们的混合物。

3.根据权利要求1所述的聚合物薄膜，其中，所述聚合物薄膜的组成的特征在于双峰分子量分布；或者其中，所述聚合物薄膜的组成的特征在于多分散分子量分布。

4.根据权利要求1所述的聚合物薄膜，其中，所述杨氏模量沿一对相互正交的面内尺寸中的每一者为至少约4gpa；和/或其中，在25℃下所述机电耦合因数(k31)为至少约0.15；和/或其中，所述聚合物薄膜的压电系数(d31)为至少约5pc/n。

5.根据权利要求1所述的聚合物薄膜，其中，所述聚合物薄膜的特征在于在550nm处至少约80％的透明度，以及小于约10％的体雾度。

6.根据权利要求1所述的聚合物薄膜，其中，所述聚合物薄膜包括至少约40％的总结晶含量。

7.根据权利要求1所述的聚合物薄膜，其中，所述聚合物薄膜包含至少约30％的总β相含量。

8.一种聚合物制品，其中，所述聚合物制品的特征在于：

9.根据权利要求8所述的聚合物制品，其中，所述聚合物制品包括至少约30％的总β相含量。

10.一种方法，所述方法包括：

11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述成形包括选自由以下构成的组的工艺：流延、挤出、模制和压延。

12.根据权利要求10所述的方法，其中，所述聚合物组合物包括以下混合物：高分子量聚合物、以及低分子聚合物和低聚物中的一个或多个。

13.根据权利要求10所述的方法，其中，所述方法还包括在施加所述拉伸应力的情况下加热所述聚合物薄膜；或者，所述方法还包括在施加所述拉伸应力之后加热所述聚合物薄膜。

14.根据权利要求10所述的方法，其中，所述方法还包括在施加所述拉伸应力的情况下将所述聚合物薄膜加热到比所述聚合物组合物的熔融峰值温度低至少10℃的温度。

15.根据权利要求10所述的方法，其中，在施加所述拉伸应力的情况下或在施加所述拉伸应力之后施加所述电场；和/或其中，在加热所述聚合物薄膜的情况下或在加热所述聚合物薄膜之后施加所述电场。

技术总结
聚合物薄膜包括聚偏二氟乙烯(PVDF)，且特征在于沿面尺寸至少4GPa的杨氏模量、以及在室温下至少0.1的机电耦合因数(k31)。制造这种聚合物薄膜的方法可以包括：将聚合物组合物成形为聚合物薄膜；沿至少一个面内方向且以有效地诱发聚合物薄膜中至少约5的拉伸比的量向聚合物薄膜施加拉伸应力；以及，跨聚合物薄膜的厚度尺寸施加电场。退火和极化步骤可以单独或同时伴随和/或跟随聚合物薄膜的拉伸动作。

技术研发人员：阿尔曼·博罗曼德,叶盛,克里斯托弗·元庭·廖,劳拉·克雷斯曼,艾玛·雷·马伦,安德鲁·约翰·欧德科克,梅豪,科迪·韦恩·韦里奇,简锐
受保护的技术使用者：元平台技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16