CN104479161B - 一种膜电容器用聚偏氟乙烯/聚丙烯复合薄膜及制备方法 - Google Patents
一种膜电容器用聚偏氟乙烯/聚丙烯复合薄膜及制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种膜电容器用聚偏氟乙烯/聚丙烯复合薄膜,基膜为聚丙烯介电薄膜,所述基膜的上表面和下表面分别涂布同等厚度的聚偏氟乙烯基涂层;按照体积分数计算,聚偏氟乙烯基涂层组成为金属导电粉0‑20%、钛酸钡20‑60%、橡胶颗粒0‑20%,其余为聚偏氟乙烯。制备的薄膜具有高介电性能、低介电损耗,而且机械性能和加工性能良好。本发明进一步提供了一种膜电容器用聚偏氟乙烯/聚丙烯复合薄膜的制备方法,制备方法简单易行,适于工业化生产。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料加工领域,具体涉及一种聚偏氟乙烯/聚丙烯复合薄膜及其制备方法。
背景技术
随着微电子工业的快速发展,对小型化的电容器的需求越来越迫切。为了获得体积小,同时满足重量轻和高储能密度的电容器,开发密度小、介电常数高和介电损耗低的介电薄膜作为电介质材料是关键。
传统的有机薄膜介质材料多为聚合物单相材料,如聚丙烯(polypropylene,PP)、对苯二甲酸乙二醇酯(Polythylene terephthalate,PET)等,该类材料由于介电常数较低,生产的电容器薄膜电容密度低,已不能满足行业发展的需要。另外,陶瓷材料也是现有研究报道的一种材料,其介电常数较高,但是往往制备工艺复杂、需要高温烧结、脆性大和加工性能差。近年来,开发兼有高介电常数和加工性能良好的的聚合物基复合材料成为研究的热点,其中,聚偏氟乙烯(Poly(vinylidene fluoride),PVDF),兼具有氟树脂和通用树脂的特性,具有加工性能和机械性能好、耐候性和耐化学腐蚀等优点,同时又具有较高介电常数,因此成为聚合物材料基体的首选。
中国CN 101955621A描述了一种具有高介电常数的将陶瓷粉末钛酸钡(BaTiO3)和PVDF的复合材料;中国专利CN 102702652A描述了一种纯化金属Al和PVDF的复合材料,其中Al粉的体积百分比达到10-50%;中国专利CN 101423645A公开了一种由BaTiO3、Al粉和PVDF三相组成的复合材料;中国专利CN 102265361A公开了一种在热塑性树脂中分散有橡胶颗粒和高介电性无机颗粒的薄膜。
在上述现有技术中,通过加入高含量的陶瓷颗粒,可以获得高的介电常数和耐受电压,但同时,膜本身的机械强度尤其是伸长率降低。基于渗流效应,加入金属颗粒虽然能大幅度提高薄膜的介电常数,但是介电损耗较大,无法同时满足获得高介电性、低介电损耗、机械性能强和易于工业化生产的要求。
发明概述
本发明为解决现有技术的问题,用介电损耗较低的PP作为基膜,采用溶液流延工艺在所述基膜的上表面和下表面各涂布PVDF基涂层形成复合薄膜,其中溶液流延工艺已经作为公知技术广泛使用。在PVDF基涂层加入中金属导电粉、陶瓷颗粒和橡胶颗粒,其中,金属颗粒、陶瓷颗粒和PVDF基涂层在提高介电性的同时,能有效降低介电损耗;加入橡胶颗粒,能解决加入陶瓷颗粒带来的薄膜伸长率降低的问题。
本发明提供了一种膜电容器用聚偏氟乙烯/聚丙烯复合薄膜及其制备方法,制备的薄膜采用聚丙烯介电薄膜作为基膜,具有高介电性能、低介电损耗,而且机械性能和加工性能良好。制备方法简单易行,适于工业化生产。
发明详述
本发明提供了一种膜电容器用聚偏氟乙烯/聚丙烯复合薄膜,基膜为聚丙烯介电薄膜,其特征在于:所述基膜的上表面和下表面分别涂布同等厚度的聚偏氟乙烯基涂层。
在一些实施例中,聚丙烯介电薄膜的厚度不大于6μm。
在一些实施例中,聚偏氟乙烯基涂层的厚度不大于5μm。
在一些实施例中,聚偏氟乙烯基涂层由金属导电粉、钛酸钡、橡胶颗粒、聚偏氟乙烯组成,按照体积分数计算,金属导电粉为0-20%、钛酸钡为20-60%、橡胶颗粒为0-20%,其余为聚偏氟乙烯。
在另一些实施例中,按照体积分数计算,金属导电粉为10-20%、钛酸钡为40-60%、橡胶颗粒为5-15%,其余为聚偏氟乙烯。
在一些实施例中,金属导电粉的粒径为10-800nm,钛酸钡的粒径为10-600nm,橡胶颗粒的粒径为50-600nm,聚偏氟乙烯的粒径为10-600nm。
在一些实施例中,金属导电粉是Al粉。
在一些实施例中,Al粉可以是市售的原始Al粉。
在另一些实施例中,Al粉也可按照以下方式采用硅烷偶联剂对其进行预处理得到的γ-Al粉:Al粉的表面处理:室温下,将Al粉于乙醇中进行超声分散30分钟,然后再以500rpm的转速机械搅拌,得到Al粉的均匀悬浮液,然后加入γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)继续搅拌30分钟;随后加入去离子水,于50℃下超声分散30分钟,机械搅拌分散1小时;最后,将得到的分散液离心分离粉体,用无水乙醇洗涤3次,在120℃下真空干燥2小时,得到表面处理过的γ-Al粉。
在一些实施例中,钛酸钡可以是市售的原始钛酸钡纳米颗粒。
在另一些实施例中,钛酸钡也可按照以下方式对其进行预处理得到的γ-钛酸钡纳米颗粒:BaTiO3的表面处理:首先,分别称量乙醇3.04g、去离子水27.36g,配制乙醇/去离子水的混合溶液,然后加入1.6gγ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570),磁力搅拌均匀。另外,在三口瓶中加入200g去离子水,用氨水调pH值到11,随后加入先前配好的KH570稀溶液,机械搅拌1小时,加入10g BaTiO3纳米颗粒,超声振荡30分钟,强烈的机械搅拌2小时,离心,在120℃下干燥3小时,得到改性的γ-BaTiO3纳米颗粒。
在一些实施例中,橡胶颗粒具有核-壳结构,其中核材料选自丙烯酸橡胶、丁二烯橡胶或聚硅烷橡胶,在一些实施例中,核为丙烯酸橡胶;外壳材料选自聚甲基丙烯酸酯或丙烯腈/苯乙烯共聚物,在一些实施例中,外壳材料为聚甲基丙烯酸甲酯。
本发明进一步提供了一种聚偏氟乙烯/聚丙烯高介电复合薄膜的制备方法,包括下列步骤:
1)选取金属导电粉、钛酸钡、橡胶颗粒、聚偏氟乙烯树脂加入到溶剂中,溶解或分散均匀形成涂布液,其中,按照体积分数计算,金属导电粉为0-20%、钛酸钡为20-60%、橡胶颗粒为0-20%,其余为聚偏氟乙烯;
2)将1)中制备的涂布液以同等厚度均匀涂布在聚丙烯介电膜的两面,干燥得到聚偏氟乙烯/聚丙烯复合介电薄膜。
在一些实施例中,步骤1)中的金属导电粉是Al粉。
在另一些实施例中,步骤1)中的金属导电粉和钛酸钡是γ-Al粉和γ-钛酸钡。
在一些实施例中,步骤1)中的溶剂是能够溶解或均匀分散聚偏氟乙酸树脂的任意溶剂。
在另一些实施例中,步骤1)中的溶剂选自四氢呋喃、乙酸乙酯、甲基异丁酮、二甲基甲酰胺或二甲基乙酰胺。
在一些实施例中,步骤2)中的聚丙烯介电膜在涂布前经过电晕处理或等离子体表面处理。
在一些实施例中,步骤2)中涂布使用的工艺是溶液流延工艺。
在另一些实施例中,步骤2)中涂布使用的工艺选自狭缝挤出或微凹涂布。
在一些实施例中,本发明提供了一种聚偏氟乙烯/聚丙烯高介电复合薄膜的制备方法,包括下列步骤:
1)选取和称量金属导电粉、钛酸钡、橡胶颗粒和聚偏氟乙烯树脂,按照体积分数计算,其中,金属导电粉为0-20%、钛酸钡为20-60%、橡胶颗粒为0-20%,其余为聚偏氟乙烯;
2)溶剂分别溶解:称好的聚偏氟乙烯加入到溶剂中,加热、搅拌充分溶解,形成聚偏氟乙烯的透明溶液;将金属导电粉和钛酸钡加入到溶剂中,依次磁力搅拌10-40分钟、超声分散10-40分钟,形成均匀的分散液;将橡胶颗粒加入到溶剂中,依次磁力搅拌10-40分钟、超声分散10-40分钟,形成橡胶颗粒的均匀分散液;
3)将2)中三种溶液混合,搅拌均匀后,磨机中细磨,过滤后得到悬浮液,即为涂布液;
4)将3)制备的悬浮液以狭缝挤出或微凹涂布方式,以同等厚度涂布在聚丙烯介电膜的两面,干燥后得到聚偏氟乙烯/聚丙烯复合介电薄膜。
在一些实施例中,步骤4)中所述的干燥是依次在三段长为8m,温度分别为80℃、100℃和120℃的悬浮式烘箱中通过,速度为不超过10m/min,得到聚偏氟乙烯/聚丙烯复合介电薄膜。
通过在本发明的聚偏氟乙烯/聚丙烯复合薄膜的至少一面层叠电极层,能够制作膜电容器。
在本发明中,电极层没有特别的限定,可以是金属箔和蒸镀金属膜的任一种,也可两者并用。对于蒸镀金属电极,膜的形成方法没有特别的限定,可采用真空蒸镀法、磁控溅射法或离子电镀法。
本发明制备的聚偏氟乙烯/聚丙烯复合薄膜具有以下优点:
1)介电常数高,所有实施例的介电常数在1kHz下不小于30。
2)介电损耗低,所有实施例的介电损耗不超过0.012。
3)机械性能优异,尤其是断裂伸长率,所有实施例的断裂伸长率都在40%以上。
4)制备方法简单,易操作,适合工业化生产。
本发明提供了一种膜电容器用聚偏氟乙烯/聚丙烯复合薄膜及其制备方法,制备的薄膜具有高介电性能、低介电损耗,而且机械性能和加工性能良好。制备方法简单易行,适于工业化生产。
数值范围
除非明确地说明与此相反,否则,本发明引用的所有范围包括端值。例如,“将金属导电粉和钛酸钡加入到N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)中,依次磁力搅拌10-40分钟”表示搅拌时间范围a为10分钟≤a≤40分钟。
术语“或”
本发明使用的术语“或”表示备选方案,如果合适的话,可以将它们组合,也就是说,术语“或”包括每个所列出的单独备选方案以及它们的组合。例如,“溶剂选自四氢呋喃、乙酸乙酯、甲基异丁酮、二甲基甲酰胺或二甲基乙酰胺”表示溶剂可以是四氢呋喃、乙酸乙酯、甲基异丁酮、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺的一种,也可以是其一种以上的组合。
术语“大约”或“约”
在上文或下文的内容中,无论是否使用“大约”或“约”等字眼,所有在此公开了的数字均为近似值。每一个数字的数值有可能会出现1%、2%、5%、7%、8%、10%、15%或20%等差异。每当公开一个具有N值的数字时,任何具有N+/-1%,N+/-2%,N+/-3%,N+/-5%,N+/-7%,N+/-8%,N+/-10%,N+/-15%or N+/-20%值的数字会被明确地公开,其中“+/-”是指加或减。每当公开一个数值范围中的一个下限,RL,和一个上限,RU,时,任何处于该公开了的范围之内的数值会被明确地公开。特别是,包含了该范围内的以下数值:R=RL+K*(RU-RL),其中k是一个按1%的增量增加的从1%到100%的变量。如:1%、2%、3%、4%、5%...50%、51%、52%...95%、96%、97%、98%、99%或100%。另外,还特别包含了在此公开了的上述以两个R数字定义的数值范围。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进行具体的描述,有必要在此指出的是本实施例只用于对本发明进行进一步说明,不能理解为对本发明包括范围的限制,该领域的技术熟练人员可以根据上述本发明的内容做出一些非本质的改进和调整。除非另有说明,实施例及比较例中的数据均以质量表示,单位为克。实施例中所用的原料均可以通过商业途径获得。
实施例1
(1)按照体积百分数百分比fAl=0.10,fBaTiO3=0.40,f橡胶颗粒=0.10,fPVDF=0.40称取物料,并将体积分数换算成质量依次称取2.702g,24.4g,0.439g,7.12g;
(2)将称好的7.12g PVDF(KYNAR761)加入到28.48g的N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)中,于80℃500rpm搅拌溶解8小时,得到PVDF的透明溶液;
(3)将Al粉(原始Al粉,平均粒径80nm)和BaTiO3(原始BaTiO3颗粒,平均粒径100nm)加入到70.503g的DMAc中,依次磁力搅拌30分钟、超声分散30分钟,使Al粉和BaTiO3均匀的分散在DMAc中,形成均匀的分散液;
(4)将0.439g橡胶颗粒(DOWEXL2313,平均粒径500nm)加入到5g的DMAc中,其中橡胶颗粒的核是丙烯酸橡胶,壳是聚甲基丙烯酸甲酯。依次磁力搅拌30分钟、超声分散30分钟,形成橡胶颗粒的均匀分散液;
(5)将(3)和(4)制备的均匀分散液加入到上述PVDF的透明溶液中,机械搅拌分散1小时,使其混合均匀。在混合物中加入同等质量的直径为1mm的氧化锆球,于桌式行星球磨机中,室温下以600rpm的转速球磨2小时。将球磨后的混合液通过100目的不锈钢滤布过滤后得到稳定的悬浮液,即为涂布液;
(6)将(5)制备的均匀悬浮液以狭缝挤出或微凹的涂布方式,以同等厚度涂布在厚度为5μm的电晕处理过的PP基膜的两面,依次在三段长为8m,温度分别为80℃、100℃和120℃的的悬浮式烘箱中通过,速度为不超过10m/min得到8μm厚的PVDF/PP复合介电薄膜。
对得到的膜,进行体积电阻率、击穿场强、机械性能和23℃、1kHz下的介电损失和介电常数等性能测试,测试标准为ASTM D 257-99。测试结果见表1。
实施例2
在实施例1中,将原始Al粉改为采用硅烷偶联剂KH55处理后的γ-Al粉,除此之外,其它操作相同,得到8μm厚的PVDF/PP复合介电薄膜。
对得到的膜,进行体积电阻率、击穿场强、机械性能和23℃,1kHz下的介电损失和介电常数等性能测试,测试标准同实施例1。测试结果见表1。
实施例3
在实施例1中,将原始BaTiO3颗粒改为采用硅烷偶联剂KH570处理后的γ-BaTiO3纳米颗粒,除此之外,其它操作相同,得到8μm厚的PVDF/PP复合介电薄膜。
对得到的膜,进行体积电阻率、击穿场强、机械性能和23℃,1kHz下的介电损失和介电常数等性能测试,测试标准同实施例1。测试结果见表1。
实施例4
在实施例1中,将原始Al粉改为采用硅烷偶联剂KH550处理后的γ-Al粉,将原始BaTiO3颗粒改为采用硅烷偶联剂KH570处理后的γ-BaTiO3纳米颗粒,除此之外,其它操作相同,得到8μm厚的PVDF/PP复合介电薄膜。
对得到的膜,进行体积电阻率、击穿场强、机械性能和23℃,1kHz下的介电损失和介电常数等性能测试,测试标准同实施例1。测试结果见表1。
对比例1
在实施例1步骤(3)中,将Al粉(原始Al粉,平均粒径80nm)和BaTiO3(原始BaTiO3颗粒,平均粒径100nm)加入到75.503g的DMAc中进行分散,不配合橡胶颗粒,省略步骤(4),其它操作相同,得到8μm厚的PVDF/PP复合介电薄膜。
对得到的膜,进行体积电阻率、击穿场强、机械性能和23℃,1kHz下的介电损失和介电常数等性能测试,测试标准同实施例1。测试结果见表1。
对比例2
在实施例1步骤(6)中,采用厚度为40μm的PET离型膜代替PP基膜,进行单面涂布后,除此之外,其它操作相同,从PET上进行剥离后,得到8μm厚的PVDF/PP复合介电薄膜。
对得到的膜,进行体积电阻率、击穿场强、机械性能和23℃,1kHz下的介电损失和介电常数性能测试,测试标准同实施例1。测试结果见表1。
表1.实施例1-4及对比例1-2的介电薄膜的性能
实施例5
(1)按照体积百分数百分比fAl=0.15,fBaTiO3=0.40,f橡胶颗粒=0.10,fPVDF=0.35称取物料,并将体积分数换算成质量依次称取4.053g,24.400g,0.439g,6.230g;
(2)将称好的6.230g PVDF(KYNAR761)加入到24.920g的N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)中,于80℃,500rpm搅拌溶解8h,得到PVDF的透明溶液;
(3)将Al粉(原始Al粉,平均粒径80nm)和BaTiO3(原始BaTiO3颗粒,平均粒径100nm)加入到75.446g的DMAc中,依次磁力搅拌30分钟、超声分散30分钟,使Al粉和BaTiO3均匀的分散在DMAc中,形成均匀的分散液;
(4)将0.439g橡胶颗粒(DOWEXL2313,平均粒径500nm)加入到5g的DMAc中,其中橡胶颗粒的核是丙烯酸橡胶,壳是聚甲基丙烯酸甲酯。依次磁力搅拌30分钟、超声分散30分钟,形成橡胶颗粒的均匀分散液;
(5)将(3)和(4)制备的均匀分散液加入到上述PVDF的透明溶液中,机械搅拌分散1小时,使其混合均匀。在混合物中加入同等质量的直径为1mm的氧化锆球,于桌式行星球磨机中,室温下以600rpm的转速球磨2小时。将球磨后的混合液通过100目的不锈钢滤布过滤后得到稳定的悬浮液,即为涂布液;
(6)将(5)制备的均匀悬浮液以狭缝挤出或微凹的涂布方式,以同等厚度涂布在厚度为5μm的电晕处理过的PP基膜的两面,依次在三段长为8m,温度分别为80℃、100℃和120℃的悬浮式烘箱中通过,速度为不超过10m/min,得到8μm厚的PVDF/PP复合介电薄膜。
对得到的膜,进行体积电阻率、表面电阻率、击穿场强、机械性能和23℃,1kHz下的介电损失和介电常数等性能测试,测试标准同实施例1。测试结果见表2。
实施例6
在实施例5中,将原始Al粉改为采用硅烷偶联剂KH550处理后的γ-Al粉,除此之外,其它操作相同,得到8μm厚的PVDF/PP复合介电薄膜。
对得到的膜,进行体积电阻率、击穿场强、机械性能和23℃,1kHz下的介电损失和介电常数等性能测试,测试标准同实施例1。测试结果见表2。
实施例7
在实施例5中,将原始BaTiO3颗粒改为采用硅烷偶联剂KH570处理后的γ-BaTiO3纳米颗粒,除此之外,其它操作相同,得到8μm厚的PVDF/PP复合介电薄膜。
对得到的膜,进行体积电阻率、击穿场强、机械性能和23℃,1kHz下的介电损失和介电常数等性能测试,测试标准同实施例1。测试结果见表2。
实施例8
在实施例5中,将原始Al粉改为采用硅烷偶联剂KH550处理后的γ-Al粉,将原始BaTiO3颗粒改为采用硅烷偶联剂KH570处理后的γ-BaTiO3纳米颗粒,除此之外,其它操作相同,得到8μm厚的PVDF/PP复合介电薄膜。
对得到的膜,进行体积电阻率、击穿场强、机械性能和23℃,1kHz下的介电损失和介电常数等性能测试,测试标准同实施例1。测试结果见表2。
对比例3
在实施例5步骤(3)中,将Al粉(原始Al粉,平均粒径80nm)和BaTiO3(原始BaTiO3颗粒,平均粒径100nm)加入到80.446g的DMAc中进行分散,不加入橡胶颗粒,省略步骤(4),其它操作相同,得到8μm厚的PVDF/PP复合介电薄膜。
对得到的膜,进行体积电阻率、击穿场强、机械性能和23℃,1kHz下的介电损失和介电常数等性能测试。测试结果见表2。
对比例4
在实施例5步骤(6)中,采用厚度为40μm的PET离型膜代替PP基膜,进行单面涂布后,除此之外,其它操作相同,从PET上进行剥离后,得到8μm厚的PVDF/PP介电薄膜。
对得到的膜,进行体积电阻率、击穿场强、机械性能和23℃,1kHz下的介电损失和介电常数等性能测试,测试标准同实施例1。测试结果见表2。
表2.实施例5-8及对比例3-4的介电薄膜的性能
实施例9
(1)按照体积百分数百分比fAl=0.18,fBaTiO3=0.40,f橡胶颗粒=0.10,fPVDF=0.32称取物料,并将体积分数换算成质量依次称取4.864g,24.400g,0.439g,5.696g;
(2)将称好的5.696g PVDF(KYNAR761)加入到22.784g的N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)中,于80℃500rpm搅拌溶解8小时,得到PVDF的透明溶液;
(3)将Al粉(原始Al粉,平均粒径80nm)和BaTiO3(原始BaTiO3颗粒,平均粒径100nm)加入到78.415g的DMAc中,依次磁力搅拌30分钟、超声分散30分钟,使Al粉和BaTiO3均匀的分散在DMAc中,形成均匀的分散液;
(4)将0.439g橡胶颗粒(DOWEXL2313,平均粒径500nm)加入到5g的DMAc中,其中橡胶颗粒的核是丙烯酸橡胶,壳是聚甲基丙烯酸甲酯。依次磁力搅拌30分钟、超声分散30分钟,形成橡胶颗粒的均匀分散液;
(5)将(3)和(4)制备的均匀分散液加入到上述PVDF的透明溶液中,机械搅拌分散1小时,使其混合均匀。在混合物中加入同等质量的直径为1mm的氧化锆球,于桌式行星球磨机中,室温下以600rpm的转速球磨2小时。将球磨后的混合液通过100目的不锈钢滤布过滤后得到稳定的悬浮液,即为涂布液;
(6)将(5)制备的均匀悬浮液以狭缝挤出或微凹的涂布方式,以同等厚度涂布在厚度为5μm的电晕处理过的PP基膜的两面,依次在三段长为8m,温度分别为80℃、100℃和120℃的悬浮式烘箱中通过,速度为不超过10m/min,得到8μm厚的PVDF/PP复合介电薄膜。
对得到的膜,进行体积电阻率、击穿场强、机械性能和23℃,1kHz下的介电损失和介电常数等性能测试,测试标准同实施例1。测试结果见表2。
实施例10
在实施例9中,将原始Al粉改为采用硅烷偶联剂KH550处理后的γ-Al粉,除此之外,其它操作相同,得到8μm厚的PVDF/PP复合介电薄膜。
对得到的膜,进行体积电阻率、击穿场强、机械性能和23℃,1kHz下的介电损失和介电常数等性能测试。测试结果见表3。
实施例11
在实施例9中,将原始BaTiO3颗粒改为采用硅烷偶联剂KH570处理后的γ-BaTiO3纳米颗粒,除此之外,其它操作相同,得到8μm厚的PVDF/PP复合介电薄膜。
对得到的膜,进行体积电阻率、击穿场强、机械性能和23℃,1kHz下的介电损失和介电常数等性能测试,测试标准同实施例1。测试结果见表3。
实施例12
在实施例9中,将原始Al粉改为采用硅烷偶联剂KH550处理后的γ-Al粉,将原始BaTiO3颗粒改为采用硅烷偶联剂KH570处理后的γ-BaTiO3纳米颗粒,除此之外,其它操作相同,得到8μm厚的PVDF/PP复合介电薄膜。
对得到的膜,进行体积电阻率、击穿场强、机械性能和23℃,1kHz下的介电损失和介电常数等性能测试,测试标准同实施例1。测试结果见表3。
对比例5
在实施例9步骤(3)中,将Al粉(原始Al粉,平均粒径80nm)和BaTiO3(原始BaTiO3颗粒,平均粒径100nm)加入到83.415g的DMAc中进行分散,不加入橡胶颗粒,省略步骤(4),其它操作相同,得到8μm厚的PVDF/PP复合介电薄膜。
对得到的膜,进行体积电阻率、击穿场强、机械性能和23℃,1kHz下的介电损失和介电常数等性能测试,测试标准同实施例1。测试结果见表3。
对比例6
在实施例9步骤(6)中,采用厚度为40μm的PET离型膜代替PP基膜,进行单面涂布后,除此之外,其它操作相同,从PET上进行剥离后,得到8μm厚的PVDF/PP介电薄膜。
对得到的膜,进行体积电阻率、击穿场强、机械性能和23℃,1kHz下的介电损失和介电常数等性能测试,测试标准同实施例1。测试结果见表3。
表3.实施例9-12及对比例5-6的介电薄膜的性能
Claims (4)
1.一种膜电容器用聚偏氟乙烯/聚丙烯复合薄膜,包括基膜,所述的基膜为聚丙烯介电薄膜,其特征在于:所述基膜的上表面和下表面分别涂布同等厚度的聚偏氟乙烯基涂层,具体包括以下制备步骤:
1)选取和称量金属导电粉、BaTiO3、橡胶颗粒和聚偏氟乙烯树脂,按照体积分数计算,其中,金属导电粉为10-20%、BaTiO3为40%、橡胶颗粒为10%,其余为聚偏氟乙烯;
2)溶剂分别溶解:称好的聚偏氟乙烯加入到溶剂中,加热、搅拌充分溶解,形成聚偏氟乙烯的透明溶液;将金属导电粉和BaTiO3加入到溶剂中,依次磁力搅拌10-40分钟、超声分散10-40分钟,形成均匀的分散液;将橡胶颗粒加入到溶剂中,依次磁力搅拌10-40分钟、超声分散10-40分钟,形成橡胶颗粒的均匀分散液;
3)将2)中三种溶液混合,搅拌均匀后,磨机中细磨,过滤后得到悬浮液,即为涂布液;
4)将3)制备的悬浮液以狭缝挤出或微凹涂布方式,以同等厚度涂布在聚丙烯介电膜的两面,干燥后得到聚偏氟乙烯/聚丙烯复合介电薄膜;
所述金属导电粉为Al粉或经过表面处理的γ-Al粉;
所述BaTiO3为原始BaTiO3纳米颗粒或经过表面处理的γ-BaTiO3纳米颗粒;
所述橡胶颗粒具有核-壳结构,核是丙烯酸橡胶,壳是聚甲基丙烯酸甲酯;
所述的干燥是依次在三段长为8m,温度分别为80℃、100℃和120℃的悬浮式烘箱中通过,速度不超过10m/min。
2.根据权利要求1所述的复合薄膜,其特征在于,聚丙烯介电薄膜的厚度≤6μm。
3.根据权利要求1所述的复合薄膜,其特征在于,聚偏氟乙烯基涂层的厚度≤5μm。
4.根据权利要求1所述的复合薄膜,其特征在于,金属导电粉的粒径为80nm,钛酸钡的粒径为100nm,橡胶颗粒的粒径为500nm,聚偏氟乙烯的粒径为10-600nm。
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