CN103387682B - 可交联耐高电压高储能聚偏氟乙烯塑料薄膜的制备方法 - Google Patents
可交联耐高电压高储能聚偏氟乙烯塑料薄膜的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103387682B CN103387682B CN201310132737.4A CN201310132737A CN103387682B CN 103387682 B CN103387682 B CN 103387682B CN 201310132737 A CN201310132737 A CN 201310132737A CN 103387682 B CN103387682 B CN 103387682B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- solvent
- vdf
- ctfe
- polymkeric substance
- add
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 title claims abstract description 27
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 title abstract 4
- 229920006255 plastic film Polymers 0.000 title abstract 3
- 239000002985 plastic film Substances 0.000 title abstract 3
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 55
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 42
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 35
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 24
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 24
- 239000004342 Benzoyl peroxide Substances 0.000 claims abstract description 22
- 235000019400 benzoyl peroxide Nutrition 0.000 claims abstract description 22
- 239000003999 initiator Substances 0.000 claims abstract description 22
- OMPJBNCRMGITSC-UHFFFAOYSA-N Benzoylperoxide Chemical compound C=1C=CC=CC=1C(=O)OOC(=O)C1=CC=CC=C1 OMPJBNCRMGITSC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 20
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 17
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 57
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 claims description 36
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 30
- ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N Triethylamine Chemical compound CCN(CC)CC ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 27
- 239000005357 flat glass Substances 0.000 claims description 20
- UUAGAQFQZIEFAH-UHFFFAOYSA-N chlorotrifluoroethylene Chemical compound FC(F)=C(F)Cl UUAGAQFQZIEFAH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 238000013019 agitation Methods 0.000 claims description 10
- 230000003252 repetitive effect Effects 0.000 claims description 10
- 238000005201 scrubbing Methods 0.000 claims description 10
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 claims description 10
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 claims description 10
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims description 9
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 claims description 9
- 238000011049 filling Methods 0.000 claims description 8
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229920002313 fluoropolymer Polymers 0.000 claims description 5
- 239000004811 fluoropolymer Substances 0.000 claims description 5
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- -1 methyne imines Chemical class 0.000 claims description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 3
- IMFACGCPASFAPR-UHFFFAOYSA-N tributylamine Chemical compound CCCCN(CCCC)CCCC IMFACGCPASFAPR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 150000003512 tertiary amines Chemical group 0.000 claims description 2
- 239000010408 film Substances 0.000 abstract description 58
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 10
- 229920006254 polymer film Polymers 0.000 abstract description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 7
- 239000010409 thin film Substances 0.000 abstract description 4
- 229920006037 cross link polymer Polymers 0.000 abstract description 3
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 abstract description 2
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 abstract description 2
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 abstract description 2
- 238000009835 boiling Methods 0.000 abstract 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 abstract 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 abstract 1
- 210000003739 neck Anatomy 0.000 abstract 1
- 230000005311 nuclear magnetism Effects 0.000 description 7
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 4
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 4
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 description 4
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 3
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 2
- 229920001897 terpolymer Polymers 0.000 description 2
- MIZLGWKEZAPEFJ-UHFFFAOYSA-N 1,1,2-trifluoroethene Chemical group FC=C(F)F MIZLGWKEZAPEFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HTHNTJCVPNKCPZ-UHFFFAOYSA-N 2-chloro-1,1-difluoroethene Chemical compound FC(F)=CCl HTHNTJCVPNKCPZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920005601 base polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 238000007033 dehydrochlorination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005621 ferroelectricity Effects 0.000 description 1
- 230000002631 hypothermal effect Effects 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 1
- 229920000131 polyvinylidene Polymers 0.000 description 1
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000007086 side reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 239000011232 storage material Substances 0.000 description 1
- 238000001308 synthesis method Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 239000013638 trimer Substances 0.000 description 1
- 229920005609 vinylidenefluoride/hexafluoropropylene copolymer Polymers 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
- Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
Abstract
可交联耐高电压高储能聚偏氟乙烯塑料薄膜的制备方法，包括以下步骤：步骤一、在三口瓶中，加入P(VDF-CTFE)，同时加入溶剂和催化剂搅拌反应；步骤二、将步骤一中最后得到的溶液倒入盐酸烧杯中，聚合物析出；步骤三、将步骤二得到的聚合物用N,N-二甲基甲酰胺（DMF）溶解，加入自由基引发剂过氧化苯甲酰（BPO），待溶剂挥发完全后，将附有聚合物薄膜的玻璃片加入烘箱中固化，得到交联的聚合物薄膜；步骤四、将步骤三中得到的交联后的聚合物薄膜制成哑铃状试样，将这些试样在万能试验机上拉伸，这样就得到耐高电压的PVDF塑料薄膜，本发明解决氟聚合物低温拉膜困难的问题；同时，交联也有利于薄膜材料的微晶化，从而有助于击穿场强的提高。
Description
技术领域
本发明涉及一种含氟聚合物的脱氯化氢反应新方法，特别涉及一种由聚（偏氟乙烯-三氟氯乙烯）P(VDF-CTFE)制备可交联耐高电压高储能聚偏氟乙烯塑料薄膜的制备方法。
背景技术
聚偏氟乙烯（PVDF）及其与三氟乙烯的共聚物（P(VDF-TrFE)）由于具有优越的压电性、铁电性、介电性等性能而受到广泛关注，并应用于电气绝缘、微电子器件、传感器等领域。然而，P(VDF-TrFE)作为典型的铁电聚合物，其剩余极化非常高，从而导致其储存的能量只有很少一部分释放出来。为了实现此类材料在储能电容器中的应用，1998年，美国宾州州立大学的QM Zhang教授采用电子辐射法(Science.1998,280,2101-2104.)，在P(VDF-TrFE)晶体结构中引入缺陷，不仅大大提高了该聚合物的常温介电常数，而且有效改善了其D-E曲线，使之由铁电体转变为豫弛铁电体，其剩余极化明显减小从而能量损耗大幅降低。2002年，宾州州立大学的T.C.Mike Chung教授采用在P(VDF-TrFE)共聚物中引入第三单体（如CTFE、二氟氯乙烯（CDFE））的办法，也可以使其转变为豫驰铁电体，第三单体作为结晶缺陷可以适当减小晶体的尺寸，并将P(VDF-TrFE)的长序列TTTT构型转变为TTTG结构，结果发现具有最优组成的三元共聚物的常温介电常数可以高达100(Macromolecules.2002,35,7678-7684.)。申请人曾参与的最新研究表明，三元共聚物的储能密度在500MV/m的电场下可以高达12J/cm3(Macromolecules.2007,40,783-85；Macromolecules.2007,40,9391-97；US Pat,No.541781;US Pat，No.0081195A1)，使得这类聚合物成为近年来研究的热点。最近，沈群东教授采用光致交联剂与P(VDF-CTFE)共聚物共混，经紫外线照射发生交联反应。形成的交联网络干预了聚合物的结晶过程，使结晶尺寸降低，从而提高了电位移值和能量密度。这类交联聚合物膜在电场强度为400MV/m时，其储能密度可达到22.5J/cm3(Macromol.Rapid.Commun.2011,32,94-99.)。
对于这类非线性介电材料来说，储能密度Ue可以由电场强度E对电荷密度D进行积分Ue=∫EdD。储能密度主要由以下两个因素决定：一是材料的介电常数，二是其耐击穿电场强度。因此，要实现高储能密度，除了具有高介电常数，还要有高的耐击穿场强。我们课题组对P(VDF-CTFE)共聚物薄膜在不同低温，如冰水（0°C），正己烷-液氮（-94°C），液氮（-195.8°C）中淬火处理发现，低温淬火处理使材料结晶度降低（从40%到30%），结晶尺寸降低（100到10μm）。可以有效提高薄膜的击穿场强，从而提高其能量储存密度。Li Lu等用VDF低聚物与PVDF共混的方法也可以提高薄膜的击穿场强，这主要是形成一种独特的结构，使聚合物具有高的结晶度和密集的刚性非晶相，得到共混膜的击穿场强可以达到868MV/m，其储能密度可以达到27.3J/cm3(Appl.Phys.Lett.2001,99,142901.)。Baojin Chu等对P(VDF-CTFE)的共聚物薄膜进行单向拉伸处理同样可以提高其击穿场强和储能密度，由于共聚物的极化值比三聚物低，因此能进一步提高其饱和极化场强，其储能密度在600MV/m电场时可以高达25J/cm3(IEEE Trans.Electr.Insul.2007,14,1133-1138.)。Lei Zhu等采用不同的方法制备了具有不同结晶取向的P(VDF-HFP)共聚物薄膜，研究结果表明，通过对其进行单向拉伸可以提高聚合物的取向极化，从而提高聚合物的介电常数及储能密度，其最高储能密度在600MV/m可达到13.5J/cm3(Macromolecules.2010,43,384-392.)。Qiming Zhang等通过提高薄膜的加工条件以提高薄膜的质量，并对其拉伸后得到高耐击穿场强的聚合物薄膜，薄膜的介电常数也得到了提高，聚合物薄膜的储能密度在700MV/m时可高达25J/cm3(Appl.Phys.Lett.2009,94,162901.)。大量的实验结果表明，交联和拉伸过程都可以提高聚合物薄膜的耐击穿场强。然而，目前用作储能材料的PVDF聚合物拉伸薄膜，在拉伸过程中大都采用比较高的温度进行，而有关低温下拉伸成膜的文献比较少，这主要与PVDF基氟聚合物薄膜本身较低的拉伸强度及薄膜材料的成膜质量有关。
发明内容
为了克服现有拉膜技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种由P(VDF-CTFE)制备可交联耐高电压高储能聚偏氟乙烯塑料薄膜的制备方法，交联可以提高薄膜的拉伸强度，有利于拉伸，解决氟聚合物低温拉膜困难的问题；同时，交联也有利于薄膜材料的微晶化，从而有助于击穿场强的提高。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
可交联耐高电压高储能聚偏氟乙烯塑料薄膜的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、在三口瓶中，加入原料聚（偏氟乙烯-三氟氯乙烯）P(VDF-CTFE)，同时加入溶剂，聚（偏氟乙烯-三氟氯乙烯）P(VDF-CTFE)与溶剂的质量比为1:100-40:100，待聚合物充分溶解后，加入催化剂，催化剂具体加入量根据所需要消去的量而定，在50°C下继续搅拌反应16-24小时；
所述的催化剂是叔胺类吸酸剂，包括：三乙胺、三丁胺、六次甲基亚胺或N,N-二甲基苯胺；
所述溶剂为氟聚合物的良溶剂，包括四氢呋喃、丙酮、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮或二甲基亚砜；
步骤二、将步骤一中最后得到的溶液倒入盛有pH为3的盐酸的烧杯中，盐酸与步骤一中所得到溶液的体积比3:1-10:1，搅拌1小时后，聚合物析出，将所得聚合物用甲醇反复洗涤，在不高于60°C条件下真空干燥至恒重得到目标产物；
步骤三、将步骤二得到的聚合物用N,N-二甲基甲酰胺（DMF）溶解，聚合物与溶剂N,N-二甲基甲酰胺（DMF）的质量比为3:100-6：100，待聚合物充分溶解后，加入自由基引发剂过氧化苯甲酰（BPO）,引发剂的量为聚合物的1-6wt%，磁力搅拌待引发剂溶解后，将聚合物溶液涂在干净的玻璃板上，并将其放在50-90°C的加热板上，待溶剂挥发完全后，将附有聚合物薄膜的玻璃片加入150-200°C的烘箱中固化4-24小时，得到交联的聚合物薄膜；
步骤四、将步骤三中得到的交联后的聚合物薄膜制成哑铃状试样，将这些试样在万能试验机上以5-50mm/min的拉伸速率在25-60°C的温度下进行拉伸，拉伸倍数根据需要而定，这样就得到耐高电压的PVDF塑料薄膜。
所述步骤一中继续搅拌时的反应温度条件为0-80°C，优选30-50°C，温度过低反应进行慢，温度过高，反应过快，容易发生副反应。
测试聚合物薄膜的储能性能时，用离子溅射仪在聚合物薄膜的两面喷上面积为0.069cm2，厚度约为80nm的金属电极。采用CJ2671耐压测试仪直接测试薄膜的击穿电压。电滞回线采用RadiantTechnologies公司Premiere II铁电测试系统，测试频率为10Hz。
本发明采用N-甲基吡咯烷酮等为溶剂，以叔胺类化合物为催化剂，以聚（偏氟乙烯-三氟氯乙烯）P(VDF-CTFE)为原料一步法合成可交联的聚（偏氟乙烯）PVDF或聚（偏氟乙烯-三氟氯乙烯）P(VDF-CTFE)，得到的聚合物可用常规自由基引发剂进行交联，然后在常温下进行拉伸可得到耐高电压的PVDF薄膜，具有方法操作简单易控，采用的反应体系具有成本低、对人体和环境友好的优点，且催化剂易从聚合物中清除干净。
附图说明
图1是消去前后聚合物的1H-NMR曲线。
图2是消去前后聚合物的19F-NMR曲线。
图3是拉伸聚合物薄膜的耐击穿场强。
图4是拉伸聚合物薄膜的储能密度曲线。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施方式对本发明做详细叙述。
实施例一
本实施例包括以下步骤：
步骤一、在三口瓶中，加入聚（偏氟乙烯-三氟氯乙烯）P(VDF-CTFE)，摩尔组成为VDF/CTFE=80:20，并同时加入溶剂，聚（偏氟乙烯-三氟氯乙烯）P(VDF-CTFE)与溶剂的质量比为3:100，待聚（偏氟乙烯-三氟氯乙烯）P(VDF-CTFE)充分溶解后，加入催化剂，催化剂与聚（偏氟乙烯-三氟氯乙烯）P(VDF-CTFE)中Cl原子摩尔比为1:1，在50°C下继续搅拌反应24小时；
所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮；
所述的催化剂是三乙胺；
步骤二、将步骤一中最后得到的溶液倒入盛有PH=3的盐酸的烧杯中，盐酸与步骤一中所得到溶液的体积比为5:1，搅拌1小时后，聚合物析出，将所得聚合物用甲醇反复洗涤，在60°C条件下真空干燥至恒重得到目标产物；
核磁测得聚合物的摩尔组成为VDF/CTFE/DB=80:4:16。
产物对应图1、2中的红色曲线。核磁氢谱和氟谱中产物特征峰可证实CTFE单元确实被转化为双键单元，产物摩尔组成由图1核磁氢谱曲线经计算获得。
步骤三、将步骤二得到的聚合物用N,N-二甲基甲酰胺（DMF）溶解，聚合物与溶剂的质量比为4:100，待聚合物充分溶解后，加入自由基引发剂过氧化苯甲酰（BPO）,引发剂的量为聚合物的5wt%，磁力搅拌待引发剂溶解后，将聚合物溶液涂在干净的玻璃板上，并将其放在90°C的加热板上，待溶剂挥发完全后，将附有聚合物薄膜的玻璃片加入160°C的烘箱中固化12小时，得到交联的聚合物薄膜。
步骤四、将步骤三中得到的交联后的聚合物薄膜制成哑铃状试样，将这些试样在万能试验机上以10mm/min的拉伸速率在常温下进行拉伸，拉伸倍数为2.5倍。然后测试聚合物薄膜的耐击穿场强及电滞回线，储能密度根据电滞回线上的放电曲线的积分面积计算得到。
测得聚合物薄膜的耐击穿场强为425MV/m；在500MV/m时，储能密度为12.5J/cm3。
实施例二
本实施例包括以下步骤：
步骤一、在三口瓶中，加入聚（偏氟乙烯-三氟氯乙烯）P(VDF-CTFE)，摩尔组成为VDF/CTFE=80:20，并同时加入溶剂，聚（偏氟乙烯-三氟氯乙烯）P(VDF-CTFE)与溶剂的质量比为3:100，待聚（偏氟乙烯-三氟氯乙烯）P(VDF-CTFE)充分溶解后，加入催化剂，催化剂与聚（偏氟乙烯-三氟氯乙烯）P(VDF-CTFE)中Cl原子摩尔比为1:1，在50°C下继续搅拌反应24小时；
所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮；
所述的催化剂是三乙胺；
步骤二、将步骤一中最后得到的溶液倒入盛有PH=3的盐酸的烧杯中，盐酸与步骤一中所得到溶液的体积比为6:1，搅拌1小时后，聚合物析出，将所得聚合物用甲醇反复洗涤，在50°C条件下真空干燥至恒重得到目标产物。
核磁测得聚合物的摩尔组成为VDF/CTFE/DB=80:4:16。
步骤三、将步骤二得到的聚合物用N,N-二甲基甲酰胺（DMF）溶解，聚合物与溶剂的质量比为4:100，待聚合物充分溶解后，加入自由基引发剂过氧化苯甲酰（BPO）,引发剂的量为聚合物的6wt%，磁力搅拌待引发剂溶解后，将聚合物溶液涂在干净的玻璃板上，并将其放在80°C的加热板上，待溶剂挥发完全后，将附有聚合物薄膜的玻璃片加入170°C的烘箱中固化10小时，得到交联的聚合物薄膜。
步骤四、将步骤三中得到的交联后的聚合物薄膜制成哑铃状试样，将这些试样在万能试验机上以15mm/min的拉伸速率在常温下进行拉伸，拉伸倍数为3倍。
测得聚合物薄膜的耐击穿场强为450MV/m；在500MV/m时，储能密度为14J/cm3。
实施例三
本实施例包括以下步骤：
步骤一、在三口瓶中，加入聚（偏氟乙烯-三氟氯乙烯）P(VDF-CTFE)，摩尔组成为VDF/CTFE=80:20，并同时加入溶剂，聚（偏氟乙烯-三氟氯乙烯）P(VDF-CTFE)与溶剂的质量比为3:100，待聚（偏氟乙烯-三氟氯乙烯）P(VDF-CTFE)充分溶解后，加入催化剂，催化剂与聚（偏氟乙烯-三氟氯乙烯）P(VDF-CTFE)中Cl原子摩尔比为1:1，在50°C下继续搅拌反应24小时；
所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮；
所述的催化剂是三乙胺；
步骤二、将步骤一中最后得到的溶液倒入盛有PH=3的盐酸的烧杯中，盐酸与步骤一中所得到溶液的体积比为4:1，搅拌1小时后，聚合物析出，将所得聚合物用甲醇反复洗涤，在60°C条件下真空干燥至恒重得到目标产物。
核磁测得聚合物的摩尔组成为VDF/CTFE/DB=80:4:16。
步骤三、将步骤二得到的聚合物用N,N-二甲基甲酰胺（DMF）溶解，聚合物与溶剂的质量比为4:100，待聚合物充分溶解后，加入自由基引发剂过氧化苯甲酰（BPO）,引发剂的量为聚合物的4wt%，磁力搅拌待引发剂溶解后，将聚合物溶液涂在干净的玻璃板上，并将其放在70°C的加热板上，待溶剂挥发完全后，将附有聚合物薄膜的玻璃片加入180°C的烘箱中固化8小时，得到交联的聚合物薄膜。
步骤四、将步骤三中得到的交联后的聚合物薄膜制成哑铃状试样，将这些试样在万能试验机上以50mm/min的拉伸速率在50°C下进行拉伸，拉伸倍数为3.5倍。
测得聚合物薄膜的耐击穿场强为500MV/m；在500MV/m时，储能密度为15J/cm3。
实施例四
本实施例包括以下步骤：
步骤一、在三口瓶中，加入聚（偏氟乙烯-三氟氯乙烯）P(VDF-CTFE)，摩尔组成为VDF/CTFE=80:20，并同时加入溶剂，聚（偏氟乙烯-三氟氯乙烯）P(VDF-CTFE)与溶剂的质量比为3:100，待聚（偏氟乙烯-三氟氯乙烯）P(VDF-CTFE)充分溶解后，加入催化剂，催化剂与聚（偏氟乙烯-三氟氯乙烯）P(VDF-CTFE)中Cl原子摩尔比为1:1，在50°C下继续搅拌反应18小时；
所述溶剂为N,N-二甲基甲酰胺；
所述的催化剂是三乙胺；
步骤二、将步骤一中最后得到的溶液倒入盛有PH=3的盐酸的烧杯中，盐酸与步骤一中所得到溶液的体积比为6:1，搅拌1小时后，聚合物析出，将所得聚合物用甲醇反复洗涤，在40°C条件下真空干燥至恒重得到目标产物。
核磁测得聚合物的摩尔组成为VDF/CTFE/DB=80:10:10。
步骤三、将步骤二得到的聚合物用N,N-二甲基甲酰胺（DMF）溶解，聚合物与溶剂的质量比为4:100，待聚合物充分溶解后，加入自由基引发剂过氧化苯甲酰（BPO）,引发剂的量为聚合物的5wt%，磁力搅拌待引发剂溶解后，将聚合物溶液涂在干净的玻璃板上，并将其放在90°C的加热板上，待溶剂挥发完全后，将附有聚合物薄膜的玻璃片加入160°C的烘箱中固化20小时，得到交联的聚合物薄膜。
步骤四、将步骤三中得到的交联后的聚合物薄膜制成哑铃状试样，将这些试样在万能试验机上以25mm/min的拉伸速率在常温下进行拉伸，拉伸倍数为2.7倍。然后测试聚合物薄膜的耐击穿场强及电滞回线，储能密度根据电滞回线上的放电曲线的积分面积计算得到。
测得聚合物薄膜的耐击穿场强为450MV/m；在500MV/m时，储能密度为12J/cm3。
实施例五
本实施例包括以下步骤：
步骤一、在三口瓶中，加入聚（偏氟乙烯-三氟氯乙烯）P(VDF-CTFE)，摩尔组成为VDF/CTFE=80:20，并同时加入溶剂，聚（偏氟乙烯-三氟氯乙烯）P(VDF-CTFE)与溶剂的质量比为3:100，待聚（偏氟乙烯-三氟氯乙烯）P(VDF-CTFE)充分溶解后，加入催化剂，催化剂与聚（偏氟乙烯-三氟氯乙烯）P(VDF-CTFE)中Cl原子摩尔比为1:1，在50°C下继续搅拌反应20小时；
所述溶剂为二甲基亚砜；
所述的催化剂是三乙胺；
步骤二、将步骤一中最后得到的溶液倒入盛有PH=3的盐酸的烧杯中，盐酸与步骤一中所得到溶液的体积比为7:1，搅拌1小时后，聚合物析出，将所得聚合物用甲醇反复洗涤，在50°C条件下真空干燥至恒重得到目标产物。
核磁测得聚合物的摩尔组成为VDF/CTFE/DB=80:9:11。
步骤三、将步骤二得到的聚合物用N,N-二甲基甲酰胺（DMF）溶解，聚合物与溶剂的质量比为5:100，待聚合物充分溶解后，加入自由基引发剂过氧化苯甲酰（BPO）,引发剂的量为聚合物的5wt%，磁力搅拌待引发剂溶解后，将聚合物溶液涂在干净的玻璃板上，并将其放在85°C的加热板上，待溶剂挥发完全后，将附有聚合物薄膜的玻璃片加入170°C的烘箱中固化16小时，得到交联的聚合物薄膜。
步骤四、将步骤三中得到的交联后的聚合物薄膜制成哑铃状试样，将这些试样在万能试验机上以20mm/min的拉伸速率在常温下进行拉伸，拉伸倍数为2.7倍。然后测试聚合物薄膜的耐击穿场强及电滞回线，储能密度根据电滞回线上的放电曲线的积分面积计算得到。
测得聚合物薄膜的耐击穿场强为440MV/m；在500MV/m时，储能密度为11J/cm3。
实施例六
本实施例包括以下步骤：
步骤一、在三口瓶中，加入聚（偏氟乙烯-三氟氯乙烯）P(VDF-CTFE)，摩尔组成为VDF/CTFE=80:20，并同时加入溶剂，聚（偏氟乙烯-三氟氯乙烯）P(VDF-CTFE)与溶剂的质量比为3:100，待聚（偏氟乙烯-三氟氯乙烯）P(VDF-CTFE)充分溶解后，加入催化剂，催化剂与聚（偏氟乙烯-三氟氯乙烯）P(VDF-CTFE)中Cl原子摩尔比为4:1，在50°C下继续搅拌反应24小时；
所述溶剂为四氢呋喃；所述的催化剂是三乙胺；
步骤二、将步骤一中最后得到的溶液倒入盛有PH=3的盐酸的烧杯中，盐酸与步骤一中所得到溶液的体积比为10:1，搅拌1小时后，聚合物析出，将所得聚合物用甲醇反复洗涤，在30°C条件下真空干燥至恒重得到目标产物。
核磁测得聚合物的摩尔组成为VDF/CTFE/DB=80:16:4。
步骤三、将步骤二得到的聚合物用N,N-二甲基甲酰胺（DMF）溶解，聚合物与溶剂的质量比为4:100，待聚合物充分溶解后，加入自由基引发剂过氧化苯甲酰（BPO）,引发剂的量为聚合物的6wt%，磁力搅拌待引发剂溶解后，将聚合物溶液涂在干净的玻璃板上，并将其放在75°C的加热板上，待溶剂挥发完全后，将附有聚合物薄膜的玻璃片加入160°C的烘箱中固化24小时，得到交联的聚合物薄膜。
步骤四、将步骤三中得到的交联后的聚合物薄膜制成哑铃状试样，将这些试样在万能试验机上以10mm/min的拉伸速率在常温下进行拉伸，拉伸倍数为2.8倍。然后测试聚合物薄膜的耐击穿场强及电滞回线，储能密度根据电滞回线上的放电曲线的积分面积计算得到。
参照图3，测得聚合物薄膜的耐击穿场强为500MV/m；参照图4红色的储能密度曲线，在575MV/m时，储能密度为18J/cm3。
实施例七
本实施例包括以下步骤：
步骤一、在三口瓶中，加入聚（偏氟乙烯-三氟氯乙烯）P(VDF-CTFE)，摩尔组成为VDF/CTFE=80:20，并同时加入溶剂，聚（偏氟乙烯-三氟氯乙烯）P(VDF-CTFE)与溶剂的质量比为3:100，待聚（偏氟乙烯-三氟氯乙烯）P(VDF-CTFE)充分溶解后，加入催化剂，催化剂与聚（偏氟乙烯-三氟氯乙烯）P(VDF-CTFE)中Cl原子摩尔比为1:1，在40°C下继续搅拌反应20小时；
所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮；
所述的催化剂是三丁胺；
步骤二、将步骤一中最后得到的溶液倒入盛有PH=3的盐酸的烧杯中，盐酸与步骤一中所得到溶液的体积比为8:1，搅拌1小时后，聚合物析出，将所得聚合物用甲醇反复洗涤，在50°C条件下真空干燥至恒重得到目标产物。
核磁测得聚合物的摩尔组成为VDF/CTFE/DB=80:13:7。
步骤三、将步骤二得到的聚合物用N,N-二甲基甲酰胺（DMF）溶解，聚合物与溶剂的质量比为4:100，待聚合物充分溶解后，加入自由基引发剂过氧化苯甲酰（BPO）,引发剂的量为聚合物的5wt%，磁力搅拌待引发剂溶解后，将聚合物溶液涂在干净的玻璃板上，并将其放在70°C的加热板上，待溶剂挥发完全后，将附有聚合物薄膜的玻璃片加入170°C的烘箱中固化12小时，得到交联的聚合物薄膜。
步骤四、将步骤三中得到的交联后的聚合物薄膜制成哑铃状试样，将这些试样在万能试验机上以20mm/min的拉伸速率在常温下进行拉伸，拉伸倍数为2.5倍。然后测试聚合物薄膜的耐击穿场强及电滞回线，储能密度根据电滞回线上的放电曲线的积分面积计算得到。
测得聚合物薄膜的耐击穿场强为470MV/m；参照图4黑色的储能密度曲线，在500MV/m时，储能密度为16J/cm3。
其它非限定实施例如下表所示：
Claims (4)
1.可交联耐高电压高储能聚偏氟乙烯塑料薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、在三口瓶中，加入原料聚(偏氟乙烯-三氟氯乙烯)P(VDF-CTFE)，同时加入溶剂，聚(偏氟乙烯-三氟氯乙烯)P(VDF-CTFE)与溶剂的质量比为1:100-40:100，待聚合物充分溶解后，加入催化剂，催化剂具体加入量根据所需要消去的量而定，在50℃下继续搅拌反应16-24小时；
所述的催化剂是叔胺类吸酸剂，包括：三乙胺、三丁胺、六次甲基亚胺或N,N-二甲基苯胺；
所述溶剂为氟聚合物的良溶剂，包括四氢呋喃、丙酮、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮或二甲基亚砜；
步骤二、将步骤一中最后得到的溶液倒入盛有pH为3的盐酸的烧杯中，盐酸与步骤一中所得到溶液的体积比3:1-10:1，搅拌1小时后，聚合物析出，将所得聚合物用甲醇反复洗涤，在不高于60℃条件下真空干燥至恒重得到目标产物；
步骤三、将步骤二得到的聚合物用N,N-二甲基甲酰胺DMF溶解，聚合物与溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF的质量比为3:100-6：100，待聚合物充分溶解后，加入自由基引发剂过氧化苯甲酰BPO,引发剂的量为聚合物的1-6wt％，磁力搅拌待引发剂溶解后，将聚合物溶液涂在干净的玻璃板上，并将其放在50-90℃的加热板上，待溶剂挥发完全后，将附有聚合物薄膜的玻璃片加入150-200℃的烘箱中固化4-24小时，得到交联的聚合物薄膜；
步骤四、将步骤三中得到的交联后的聚合物薄膜制成哑铃状试样，将这些试样在万能试验机上以5-50mm/min的拉伸速率在25-60℃的温度下进行拉伸，拉伸倍数根据需要而定，这样就得到耐高电压的PVDF塑料薄膜。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤一中继续搅拌时的反应温度条件为0-80℃。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤一中继续搅拌时的反应温度条件为30-50℃。
4.根据权利要求1所述的可交联耐高电压高储能聚偏氟乙烯塑料薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、在三口瓶中，加入聚(偏氟乙烯-三氟氯乙烯)P(VDF-CTFE)，摩尔组成为VDF/CTFE＝80:20，并同时加入溶剂，聚(偏氟乙烯-三氟氯乙烯)P(VDF-CTFE)与溶剂的质量比为3:100，待聚(偏氟乙烯-三氟氯乙烯)P(VDF-CTFE)充分溶解后，加入催化剂，催化剂与聚(偏氟乙烯-三氟氯乙烯)P(VDF-CTFE)中Cl原子摩尔比为4:1，在50℃下继续搅拌反应24小时；
所述溶剂为四氢呋喃；
所述的催化剂是三乙胺；
步骤二、将步骤一中最后得到的溶液倒入盛有pH＝3的盐酸的烧杯中，盐酸与步骤一中所得到溶液的体积比为10:1，搅拌1小时后，聚合物析出，将所得聚合物用甲醇反复洗涤，在30℃条件下真空干燥至恒重得到目标产物。
步骤三、将步骤二得到的聚合物用N,N-二甲基甲酰胺DMF溶解，聚合物与溶剂的质量比为4:100，待聚合物充分溶解后，加入自由基引发剂过氧化苯甲酰BPO,引发剂的量为聚合物的6wt％，磁力搅拌待引发剂溶解后，将聚合物溶液涂在干净的玻璃板上，并将其放在75℃的加热板上，待溶剂挥发完全后，将附有聚合物薄膜的玻璃片加入160℃的烘箱中固化24小时，得到交联的聚合物薄膜。
步骤四、将步骤三中得到的交联后的聚合物薄膜制成哑铃状试样，将这些试样在万能试验机上以10mm/min的拉伸速率在常温下进行拉伸，拉伸倍数为2.8倍，这样就得到耐高电压的PVDF塑料薄膜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310132737.4A CN103387682B (zh) | 2013-04-16 | 2013-04-16 | 可交联耐高电压高储能聚偏氟乙烯塑料薄膜的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310132737.4A CN103387682B (zh) | 2013-04-16 | 2013-04-16 | 可交联耐高电压高储能聚偏氟乙烯塑料薄膜的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103387682A CN103387682A (zh) | 2013-11-13 |
| CN103387682B true CN103387682B (zh) | 2015-05-13 |
Family
ID=49532112
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201310132737.4A Active CN103387682B (zh) | 2013-04-16 | 2013-04-16 | 可交联耐高电压高储能聚偏氟乙烯塑料薄膜的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103387682B (zh) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104987631B (zh) * | 2015-07-21 | 2017-11-03 | 西安交通大学 | 由聚（偏氟乙烯‑三氟氯乙烯）制备荧光聚合物的方法 |
| CN105622871B (zh) * | 2015-12-23 | 2018-03-16 | 西安交通大学 | 一种交联型氟聚合物基介电弹性体复合材料及其制备方法 |
| FR3069544B1 (fr) * | 2017-07-28 | 2020-05-15 | Arkema France | Procede de preparation d'un film de polymere fluore reticule |
| FR3070042B1 (fr) | 2017-08-09 | 2020-08-21 | Arkema France | Transistor organique a effet de champ contenant une couche dielectrique a haute permittivite dielectrique et stable en temperature |
| KR20220118463A (ko) * | 2019-12-13 | 2022-08-25 | 아르끄마 프랑스 | 전기 열량 폴리머, 이를 포함하는 필름 및 잉크, 및 이의 용도 |
| CN113113671B (zh) * | 2021-04-12 | 2022-11-22 | 清华大学深圳国际研究生院 | 一种聚偏氟乙烯基固态电解质、其制备方法及锂离子电池 |
| CN113214424B (zh) * | 2021-06-09 | 2022-06-21 | 上海交通大学 | 改性聚偏氟乙烯基铁电聚合物低电场制冷性能的方法及其应用 |
| CN114276576B (zh) * | 2021-12-23 | 2023-03-07 | 中国工程物理研究院化工材料研究所 | 一种γ射线辐照致使含氟共聚物具备光热双重形状记忆性能的方法及应用 |
| CN115340623B (zh) * | 2022-08-15 | 2023-12-19 | 万华化学集团股份有限公司 | 一种制备聚偏氟乙烯树脂的方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101058657A (zh) * | 2006-04-20 | 2007-10-24 | 上海道氟化工科技有限公司 | 氟橡胶组合物及其成型制品 |
| CN101691412A (zh) * | 2009-09-30 | 2010-04-07 | 西安交通大学 | 一种由聚(偏氟乙烯-三氟氯乙烯)制备聚(偏氟乙烯-三氟氯乙烯-三氟乙烯)或聚(偏氟乙烯-三氟乙烯)的方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102203147A (zh) * | 2008-11-05 | 2011-09-28 | 旭硝子株式会社 | 含氟弹性共聚物、其制造方法及交联橡胶 |
-
2013
- 2013-04-16 CN CN201310132737.4A patent/CN103387682B/zh active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101058657A (zh) * | 2006-04-20 | 2007-10-24 | 上海道氟化工科技有限公司 | 氟橡胶组合物及其成型制品 |
| CN101691412A (zh) * | 2009-09-30 | 2010-04-07 | 西安交通大学 | 一种由聚(偏氟乙烯-三氟氯乙烯)制备聚(偏氟乙烯-三氟氯乙烯-三氟乙烯)或聚(偏氟乙烯-三氟乙烯)的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103387682A (zh) | 2013-11-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103387682B (zh) | 可交联耐高电压高储能聚偏氟乙烯塑料薄膜的制备方法 | |
| Liao et al. | Self-supported poly (methyl methacrylate–acrylonitrile–vinyl acetate)-based gel electrolyte for lithium ion battery | |
| Liu et al. | Manipulating H-bonds in glassy dipolar polymers as a new strategy for high energy storage capacitors with high pulse discharge efficiency | |
| Li et al. | High-field antiferroelectric behaviour and minimized energy loss in poly (vinylidene-co-trifluoroethylene)-graft-poly (ethyl methacrylate) for energy storage application | |
| Tan et al. | Significantly improving dielectric and energy storage properties via uniaxially stretching crosslinked P (VDF-co-TrFE) films | |
| Wang et al. | Effect of MWCNTs and P [MMA-IL] on the crystallization and dielectric behavior of PVDF composites | |
| CN103387642A (zh) | 高储能密度聚偏氟乙烯基接枝改性聚合物的制备方法 | |
| Chu et al. | Enhancing released electrical energy density of poly (vinylidene fluoride-co-trifluoroethylene)-graft-poly (methyl methacrylate) via the pre-irradiation method | |
| Tan et al. | Effect of electron beam irradiation on structural and thermal properties of gamma poly (vinylidene fluoride)(γ-PVDF) films | |
| Buckley et al. | Electrostrictive properties of poly (vinylidenefluoride− trifluoroethylene− chlorotrifluoroethylene) | |
| CN104425705A (zh) | 聚偏氟乙烯薄膜的极化方法 | |
| Nomoto et al. | Structure and physical properties of dried Tetra-PEG gel | |
| Chen et al. | The influence of head-to-head defects on the crystallization of PVF2 | |
| CN115583897B (zh) | 一种盘状液晶分子功能改性剂及其制备方法、应用 | |
| KR101669042B1 (ko) | 폴리티오펜에 기반한 접합 공중합체 및 그 제조 방법 | |
| CN110283346A (zh) | 聚合物薄膜及其制备方法和电容器 | |
| US6930151B2 (en) | Star block copolymers comprising polyisobutylene-B-polyacrylonitrile arms radiating from an aromatic core | |
| US9058934B2 (en) | Method of forming a VDF oligomer or co-oligomer film on a substrate and an electrical device comprising the VDF oligomer or co-oligomer film on the substrate | |
| Lin et al. | Crystal polarity enhanced by interactions between antiparallel crystal dipoles | |
| Wang et al. | Multiple relaxation in uniaxially stretched P (VDF-TrFE) films after crosslinking | |
| Shen | Preparation, structure and properties of fluorine-containing polymers | |
| CN108899219B (zh) | 一种木质素改性石墨烯薄膜及其制备方法 | |
| Moustafa et al. | Novel Polyisobutylene Stars. XXVIII. A star block comprising three poly (isobutylene-b-acrylonitrile) arms radiating from an aromatic core: Synthesis and characterization | |
| Zhang et al. | Crystallization behavior, tensile behavior and hydrophilicity of poly (vinylidene fluoride)/poly (vinyl pyrrolidone) blends | |
| Xia et al. | Dielectric property, electric breakdown, and discharged energy density of a poly (vinylidene fluoride‐co‐chlorotrifluoroethylene) copolymer with low temperature processing |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20200116 Address after: 214437 West 3rd Floor, Block B, Chuangzhi Industrial Park, 201 Jinshan Road, Jiangyin City, Wuxi City, Jiangsu Province Patentee after: Wuxi Xinju Electronic Technology Co.,Ltd. Address before: 710049 Xianning Road, Shaanxi, China, No. 28, No. Patentee before: Xi'an Jiaotong University |
|
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20240423 Address after: Institute of Chemistry, Chinese Academy of Sciences, No. 2 North 1st Street, Zhongguancun, Haidian District, Beijing, 100089 Patentee after: Zhang Zhicheng Country or region after: China Address before: 214437 West, 3rd floor, Cyberport B, Chuangzhi Industrial Park, 201 Jinshan Road, Jiangyin City, Wuxi City, Jiangsu Province Patentee before: Wuxi Xinju Electronic Technology Co.,Ltd. Country or region before: China |
|
| TR01 | Transfer of patent right |