[发明专利]聚偏氟乙烯薄膜的极化工艺

说明书

技术领域

本发明涉及薄膜的制造技术领域，具体是聚偏氟乙烯薄膜的极化工艺。

背景技术

PVDF（聚偏氟乙烯）是由偏氟乙烯单体均聚或共聚而成的含氟多功能材料，为线形结晶性聚合物，其结晶度一般在50~70%之间。由于氟碳链的结合能高，具有良好的耐热、耐腐蚀性能，适用的温度范围为-40~150℃，能耐氧化剂、酸、碱、盐类以及卤素、芳烃、脂肪族烃类及氯代溶剂的腐蚀和溶胀，具有优异的抗紫外线和耐老化性能，并具有非极性、抗污染等特点，特别是这种材料能溶于极性溶剂中配制成聚合物溶液。与目前常用的无机物压电材料相比（如石英、压电陶瓷类）相比，聚偏氟乙烯还有声阻抗小、频率响应宽、介电常数小、耐冲击性强、便于加工成任意形状等优点。

PVDF从溶液中或者熔融状态下结晶不具有压电、铁电、热释电等特性。极化是PVDF材料处理中的一个重要环节，主要目的是让铁电体中杂乱取向的分子偶极电矩沿着特定方向（极化电场方向）一致取向，改善和提高PVDF薄膜的压电性、铁电性与热释电特性。现今在聚偏氟乙烯薄膜的极化过程中，工艺复杂，费时费力，这增加了聚偏氟乙烯薄膜的制造成本。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种操作简便，省时省力，并能提高极化效率的聚偏氟乙烯薄膜的极化工艺。

本发明的目的主要通过以下技术方案实现：

聚偏氟乙烯薄膜的极化工艺，包括以下步骤：

步骤一、在聚偏氟乙烯薄膜的一个面上蒸镀厚度为90～100nm的银作为金属电极；

步骤二、将镀有金属电极的聚偏氟乙烯薄膜置于加热器内，聚偏氟乙烯薄膜镀有金属电极的一面向下并接地，在聚偏氟乙烯薄膜上方设置网格电极，再在网格电极上方设置铜电极针，其中，铜电极针下端和网格电极均位于加热器内；

步骤三、将加热器内温度调至50～60℃，并向网格电极通5KV电压，向铜电极针通15KV电压，持续3～5min；

步骤四、停止加热和通电，并将极化后的聚偏氟乙烯薄膜取出放入干燥器内。本发明将制造得到的聚偏氟乙烯薄膜放入干燥器内，能减少空气离子引起的电荷衰减。本发明在铜电极针上加有高压，针端附近的空气将产生电晕电离，使铜电极针与网格电极之间的空气产生脉冲式局部击穿，载流子在电场作用下到达聚偏氟乙烯薄膜表面，依据铜电极针针尖电极的极性，或正或负的离子可以沉积于电介质表面，网格电极的作用使聚偏氟乙烯薄膜内捕获电荷均匀分布，同时能有效地控制聚偏氟乙烯薄膜的电荷密度。

进一步的，所述聚偏氟乙烯薄膜上银电极的厚度为95nm。

进一步的，所述网格电极与聚偏氟乙烯薄膜的间距为1.5cm，所述铜电极针与网格电极的间距为3.5cm。

为屏蔽外场干扰和操作安全起见，所述加热器和铜电极针均设于屏蔽金属丝罩内。

进一步的，所述加热器内温度为55℃，持续时间为4min。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明在高温强电场下，聚偏氟乙烯薄膜中偶极电荷沿电场方向取向，并在降温后保持取向而产生的极化，改善聚偏氟乙烯薄膜的压电、铁电性能 ，本发明整体工艺简单，便于实现，通过施加高压能使电荷快速移位，进而能提高极化效率，节省制造成本。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

聚合物PVDF薄膜中的电荷可以分为空间电荷和偶极电荷两类。空间电荷是被捕获在PVDF电介质表面（表面电荷）或体内（体电荷）的带电粒子，也称为捕获电荷。捕获电荷有三个来源：一是电荷从介质外经极化电场的作用，沉积到介质表面或注入到介质表层一定深度，被那里的陷阱所捕获；第二个来源是介质内部杂质离子在极化电场的作用下做宏观位移，移至异号电极近旁的介质层内，被那里的陷阱所捕获；第三，PVDF高聚物电介质，它们的内部结构是不均匀的，由结晶区和非结晶区交错在一起，结晶区通常是一些微小的晶粒，当电流通过介质时，在晶粒两个断面将积聚相反的电荷，积聚的电荷为界面上的陷阱所捕获，形成与取向极化类似的极化。