一種尼龍1111/聚偏氟乙烯鐵電復(fù)合薄膜及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于高分子共混復(fù)合材料制備領(lǐng)域，具體涉及一種尼龍與聚偏氟乙烯復(fù)合 鐵電薄膜及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 鐵電材料是指存在自發(fā)極化，且其極化方向能隨著外加電場的反轉(zhuǎn)而反轉(zhuǎn)的材 料。鐵電材料同時具有壓電、熱釋電、聲光、電光、非線性光學(xué)和光折變效應(yīng)，因而在光電子、 微電子和集成光學(xué)等領(lǐng)域獲得了大量的應(yīng)用。聚合物鐵電材料比鐵電陶瓷密度低、柔性高、 易大面積成型、可裁剪、介電擊穿強度高，在換能器和傳感器應(yīng)用上占有十分獨特的地位。 聚合物鐵電體比較稀少，主要有聚偏氟乙烯及其共聚物和奇數(shù)尼龍等。聚偏氟乙烯及其共 聚物壓電和鐵電活性高，是目前唯一能夠商業(yè)應(yīng)用的鐵電聚合物，但是聚偏氟乙烯價格昂 貴。
[0003] 聚合物共混是降低成本的一種方法。由于活性高的鐵電聚合物種類很少，再加上 奇數(shù)尼龍11比聚偏氟乙烯成本低，有關(guān)聚偏氟乙烯共混復(fù)合鐵電體材料的研宄就集中在 尼龍11上，如中國專利CN102888102B通過引入離子液體制備了尼龍11/聚偏氟乙烯復(fù)合 鐵電體材料。Yongjin Li等通過擠出法制備了尼龍11/聚偏氟乙烯復(fù)合薄片，再輥壓得到 復(fù)合鐵電薄膜（參見非專利文獻(xiàn) Journal of Polymer Science Part B: Polymer Physics. 2007，45(19): 2707-2714)。奇-奇尼龍是另一類鐵電聚合物。非專利文獻(xiàn)已經(jīng)證實奇-奇 尼龍1111是活性很高的鐵電體（Appl. Phys. Lett.，2014，104: 172906.)。奇-奇尼龍 1111的物理機械性能與尼龍11相近。同時，用石油煉制的副產(chǎn)物輕蠟經(jīng)微生物發(fā)酵得到 十一碳二元胺為主要原料制備尼龍1111合成步驟少，生產(chǎn)周期短，條件溫和，成本比尼龍 11還要低很多（中國專利CN1184251C)。因此，奇-奇尼龍1111與聚偏氟乙烯復(fù)合能降低 聚偏氟乙烯的成本。然而迄今為止，奇-奇尼龍與聚偏氟乙烯復(fù)合制備鐵電材料未有文獻(xiàn) 報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明目的是提供一種成本低、性能優(yōu)異的奇-奇尼龍1111/聚偏氟乙烯復(fù)合鐵 電薄膜，并且提供一種簡單易行的制備方法。
[0005] 為實現(xiàn)本發(fā)明的目的，采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)： 本發(fā)明所述奇_奇尼龍1111/聚偏氟乙烯復(fù)合鐵電薄膜，由一定質(zhì)量的尼龍1111與聚 偏氟乙烯為原料制備而成，其制備工藝包括：原料烘干、熔融共混、熱壓和單軸拉伸等步驟。
[0006] 進(jìn)一步優(yōu)選包括以下步驟： (1)稱量原料尼龍1111與聚偏氟乙稀，尼龍1111與聚偏氟乙稀重量份為20~80份和 80~20份，于80~100°C真空干燥。
[0007] (2)將干燥后的原料混合，在熔融混煉設(shè)備上共混，溫度200~240°C，得到尼龍 1111/聚偏氟乙烯共混物。
[0008] (3)將尼龍1111/聚偏氟乙烯共混物用鋁箔包裹在熱壓設(shè)備上熱壓成厚度為 30~50微米薄膜，熱壓溫度210~230°C。
[0009] (4)將處在熔融狀態(tài)的薄膜迅速在冰水混合物或冰鹽水中淬火，得到淬火薄膜。
[0010] (5)強堿溶液溶解淬火薄膜兩面的鋁箔得到初始薄膜，自然干燥。
[0011] (6)初始薄膜在拉力機上拉伸，拉伸溫度20~100°C，拉伸比/?為0. 5~5,得到厚度 10~30微米的鐵電復(fù)合薄膜。
[0012] 所述步驟（2)熔融混煉設(shè)備包括哈克（Haake)轉(zhuǎn)矩流變儀、雙螺桿擠出機、密煉 機、開煉機等熔融混煉設(shè)備。
[0013] 所述步驟（3)的壓力機包括熱壓機、硫化機等工業(yè)常見熱壓設(shè)備。
[0014] 所述步驟（5)的強堿溶液為氫氧化鈉和氫氧化鉀，溶液質(zhì)量濃度范圍5%~30%。溶 解時的溫度優(yōu)選保持在30°C以下。
[0015] 所述步驟（6)拉伸比是指拉伸之后的長度與拉伸之前長度的比值，按照公式（1) 計算。
【主權(quán)項】
1. 一種尼龍1111/聚偏氟乙烯鐵電復(fù)合薄膜，其特征在于，通過以下方法制備而成： (1) 稱量原料尼龍1111與聚偏氟乙稀，尼龍1111與聚偏氟乙稀重量份為20~80份和 80~20份，于80~100°C真空干燥； (2) 將干燥后的原料混合，在熔融混煉設(shè)備上共混，溫度200~240°C，得到尼龍1111/聚 偏氟乙烯共混物； (3) 將尼龍1111/聚偏氟乙烯共混物用鋁箔包裹在熱壓設(shè)備上熱壓成厚度為30~50微 米薄膜，熱壓溫度210~230°C ; (4) 將處在熔融狀態(tài)的薄膜迅速在冰水混合物或冰鹽水中淬火，得到淬火薄膜； (5) 強堿溶液溶解淬火薄膜兩面的鋁箔得到初始薄膜，自然干燥； (6) 將初始薄膜在拉力機上拉伸，拉伸溫度20~100°C，拉伸比為0. 5~5,得到厚度 10~30微米的鐵電復(fù)合薄膜。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種尼龍1111/聚偏氟乙烯鐵電復(fù)合薄膜，其特征在于，尼龍 1111和聚偏氟乙烯重量份選50/50。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的一種尼龍1111/聚偏氟乙烯鐵電復(fù)合薄膜，其特征在于，步 驟（5)所述的強堿溶液為氫氧化鈉或氫氧化鉀，溶液質(zhì)量濃度范圍5%~30%。
4. 制備權(quán)利要求1所述的尼龍1111/聚偏氟乙烯鐵電復(fù)合薄膜方法，其特征在于，通過 以下方法實現(xiàn)： (1) 稱量原料尼龍1111與聚偏氟乙稀，尼龍1111與聚偏氟乙稀重量份為20~80份和 80~20份，于80~100°C真空干燥； (2) 將干燥后的原料混合，在熔融混煉設(shè)備上共混，溫度200~240°C，得到尼龍1111/聚 偏氟乙烯共混物； (3) 將尼龍1111/聚偏氟乙烯共混物用鋁箔包裹在熱壓設(shè)備上熱壓成厚度為30~50微 米薄膜，熱壓溫度210~230°C ; (4) 將處在熔融狀態(tài)的薄膜迅速在冰水混合物或冰鹽水中淬火，得到淬火薄膜； (5) 強堿溶液溶解淬火薄膜兩面的鋁箔得到初始薄膜，自然干燥； (6) 將初始薄膜在拉力機上拉伸，拉伸溫度20~100°C，拉伸比為0. 5~5,得到厚度 10~30微米的鐵電復(fù)合薄膜。
5. 如權(quán)利要求4所述的尼龍1111/聚偏氟乙烯鐵電復(fù)合薄膜的制備方法，其特征在于， 尼龍1111和聚偏氟乙烯重量份選50/50。
6. 如權(quán)利要求4或5所述的尼龍1111/聚偏氟乙烯鐵電復(fù)合薄膜的制備方法，其特征 在于，步驟（5)所述的強堿溶液為氫氧化鈉或氫氧化鉀，溶液質(zhì)量濃度范圍5%~30%。
【專利摘要】本發(fā)明屬于高分子共混復(fù)合材料制備領(lǐng)域，公開了一種尼龍1111/聚偏氟乙烯鐵電復(fù)合薄膜及其制備方法。本發(fā)明所述的鐵電復(fù)合薄膜是由20-80份尼龍1111和80-20份聚偏氟乙烯制備而成。其制備方法是先將尼龍1111與聚偏氟乙烯在熔融混煉設(shè)備中共混，然后由熱壓設(shè)備熱壓成薄膜，接著將熔融態(tài)薄膜淬火，最后經(jīng)拉伸設(shè)備單軸拉伸得到。所制備的復(fù)合薄膜剩余極化強度均要高于純聚偏氟乙烯薄膜。該法制備方法簡單，設(shè)備工業(yè)常見，容易操作。鐵電復(fù)合薄膜成本低，有望在壓電、熱電和鐵電材料領(lǐng)域制備器件。
【IPC分類】C08L77-06, C08L27-16
【公開號】CN104629358
【申請?zhí)枴緾N201510071107
【發(fā)明人】趙清香, 劉少兵, 劉民英, 付鵬, 崔喆, 張玲麗, 李會亞
【申請人】鄭州大學(xué)
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2015年2月11日