CN105235343B - 高介电常数低介电损耗聚偏氟乙烯基复合薄膜及制备方法 - Google Patents

高介电常数低介电损耗聚偏氟乙烯基复合薄膜及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高介电常数低介电损耗的聚偏氟乙烯基复合薄膜。近年来，高介电常数和低介电损耗的介电功能材料由于其在电子行业和能源储存方面的广泛应用而得到了巨大的关注。一种高介电常数低介电损耗的聚偏氟乙烯基复合薄膜，其组成包括：纯聚偏氟乙烯层（1）、掺杂氧化锌的聚偏氟乙烯层（2），其特征是：所述的纯聚偏氟乙烯层和所述的掺杂氧化锌的聚偏氟乙烯层垂直于铺膜方向间隔铺层布置。本发明应用于高介电常数低介电损耗的聚偏氟乙烯基复合薄膜。

Description

高介电常数低介电损耗聚偏氟乙烯基复合薄膜及制备方法
技术领域：
本发明涉及一种高介电常数低介电损耗的聚偏氟乙烯基复合薄膜及制备方法。
背景技术：
技术近年来，高介电常数和低介电损耗的介电功能材料由于其在电子行业和能源储存方面的广泛应用而得到了巨大的关注。尽管传统的铁电陶瓷有着超高的介电常数，但是其高加工温度，低击穿电压，高脆性和刚性限制了在电子行业的应用。因此，现在的材料很难满足灵活多变的需求。
聚偏氟乙烯（PVDF）由于其非凡的热性能和压电性能，在制动器和传感器方面的广泛应用，已经成为一种重要的介电功能材料。但是，聚偏氟乙烯是一种热塑性聚合物，有限的介电常数满足不了现代嵌入式电容器和半导体存储器件对材料高介电性能的要求，氧化锌作为高储能的半导体材料，广泛应于介电功能材料的改性方面。可以在保持较低的介电损耗的条件下，有效地提升材料的介电常数。
发明内容：
本发明的目的是提供一种高介电常数低介电损耗的聚偏氟乙烯基复合薄膜及制备方法。
上述的目的通过以下的技术方案实现：
一种高介电常数低介电损耗的聚偏氟乙烯基复合薄膜，其组成包括：纯聚偏氟乙烯层、掺杂氧化锌的聚偏氟乙烯层，其特征是：所述的纯聚偏氟乙烯层和所述的掺杂氧化锌的聚偏氟乙烯层垂直于铺膜方向间隔铺层布置。
所述的高介电常数低介电损耗的聚偏氟乙烯基复合薄膜，所述的掺杂氧化锌的聚偏氟乙烯层中氧化锌的形貌为棒状和莲花状。
所述的高介电常数低介电损耗的聚偏氟乙烯基复合薄膜，所述的掺杂氧化锌的聚偏氟乙烯层中掺杂的棒状氧化锌的长度为10-20μm，直径为700nm，所述的掺杂氧化锌的聚偏氟乙烯层中掺杂的莲花状氧化锌的直径为10μm。
所述的高介电常数低介电损耗的聚偏氟乙烯基复合薄膜的制备方法，其掺杂的棒状的氧化锌由沉淀法制备，由硝酸锌，硝酸铁分别作为锌源和铁源，尿素作为沉淀剂，加热回流反应温度为100℃，反应时间为1h，其掺杂的棒状氧化锌中的铁含量为5%；
将一定量掺杂铁粒子的棒状氧化锌溶于50mL N,N二甲基甲酰胺中超声震荡2h，加入10.25g聚偏氟乙烯粉末，超声溶解反应2h，得掺杂氧化锌的聚偏氟乙烯胶液，掺杂的棒状氧化锌的含量为10%；
将所得的胶液过滤真空抽气泡后在铺膜机上铺膜，在80℃下烘干2h，将所得薄膜在平板硫化机上压板30min，温度为170℃，压力为10MPa，所得板材的厚度为0.5mm。
所述的高介电常数低介电损耗的聚偏氟乙烯基复合薄膜的制备方法其掺杂的莲花状氧化锌由水热法制备，由硝酸锌，硝酸铁分别作为锌源和铁源，尿素作为沉淀剂，在高温高压反应釜中高温高压反应10h，温度为160℃，其掺杂的莲花状氧化锌中的铁含量为5%；
将0.5g-2g掺杂铁粒子的莲花状氧化锌溶于50mL N,N二甲基甲酰胺中超声震荡2h，加入10.25g聚偏氟乙烯粉末，超声溶解反应2h，得掺杂氧化锌的聚偏氟乙烯胶液，掺杂的莲花状氧化锌的含量为5%；
将所得的胶液过滤真空抽气泡后在铺膜机上铺膜，在80℃下烘干2h，将所得薄膜在平板硫化机上压板30min，温度为170℃，压力为10MPa，所得板材的厚度为0.5mm。
本发明的有益效果：
1.本发明高介电常数低介电损耗的聚偏氟乙烯基复合薄膜，用于制作现代嵌入式电容器和半导体存储器件等的原材料，可以有效的提高电容器的储电能力和半导体存储器件的存储功能，并且可以保持较低的介电损耗。
本发明高介电常数低介电损耗的聚偏氟乙烯基复合薄膜，用掺杂铁粒子的氧化锌改性聚偏氟乙烯，在保持聚偏氟乙烯本身较低的介电损耗的同时，极大地提高了复合材料的介电常数。
本发明高介电常数低介电损耗的聚偏氟乙烯基复合薄膜，掺杂的氧化锌粉体粒径小，为纳米级，且氧化锌在聚偏氟乙烯基体中分散良好，保持了聚偏氟乙烯的力学性能。保证了材料在其应用领域对力学性能的需求。
本发明高介电常数低介电损耗的聚偏氟乙烯基复合薄膜，制备工艺简单，无污染，耗能低，成本低，安全系数高，适合工业化生产。
附图说明：
附图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式：
实施例1：
一种高介电常数低介电损耗的聚偏氟乙烯基复合薄膜，其组成包括：纯聚偏氟乙烯层1、掺杂氧化锌的聚偏氟乙烯层2，其特征是：所述的纯聚偏氟乙烯层和所述的掺杂氧化锌的聚偏氟乙烯层垂直于铺膜方向间隔铺层布置。
实施例2：
根据实施例1所述的高介电常数低介电损耗的聚偏氟乙烯基复合薄膜，所述的掺杂氧化锌的聚偏氟乙烯层中氧化锌的形貌为棒状和莲花状。
实施例3：
根据实施例1或2所述的高介电常数低介电损耗的聚偏氟乙烯基复合薄膜，所述的掺杂氧化锌的聚偏氟乙烯层中掺杂的棒状氧化锌的长度为10-20μm，直径为700nm，所述的掺杂氧化锌的聚偏氟乙烯层中掺杂的莲花状氧化锌的直径为10μm。
实施例4：
根据实施例1或2或3所述的高介电常数低介电损耗的聚偏氟乙烯基复合薄膜的制备方法，其掺杂的棒状的氧化锌由沉淀法制备，由硝酸锌，硝酸铁分别作为锌源和铁源，尿素作为沉淀剂，加热回流反应温度为100℃，反应时间为1h，其掺杂的棒状氧化锌中的铁含量为5%；
将1.025g掺杂铁粒子的棒状氧化锌溶于50mL N,N二甲基甲酰胺中超声震荡2h，加入10.25g聚偏氟乙烯粉末，超声溶解反应2h，得掺杂氧化锌的聚偏氟乙烯胶液，掺杂的棒状氧化锌的含量为10%；
将所得的胶液过滤真空抽气泡后在铺膜机上铺膜，在80℃下烘干2h，将所得薄膜在平板硫化机上压板30min，温度为170℃，压力为10MPa，所得板材的厚度为0.5mm。
实施例5：
根据实施例1或2或3或4所述的高介电常数低介电损耗的聚偏氟乙烯基复合薄膜的制备方法，其掺杂的莲花状氧化锌由水热法制备，由硝酸锌，硝酸铁分别作为锌源和铁源，尿素作为沉淀剂，在高温高压反应釜中高温高压反应10h，温度为160℃，其掺杂的莲花状氧化锌中的铁含量为5%；
将0.51g掺杂铁粒子的莲花状氧化锌溶于50mL N,N二甲基甲酰胺中超声震荡2h，加入10.25g聚偏氟乙烯粉末，超声溶解反应2h，得掺杂氧化锌的聚偏氟乙烯胶液，掺杂的莲花状氧化锌的含量为5%；
将所得的胶液过滤真空抽气泡后在铺膜机上铺膜，在80℃下烘干2h，将所得薄膜在平板硫化机上压板30min，温度为170℃，压力为10MPa，所得板材的厚度为0.5mm。
实施例6：
根据实施例1或2或3或4或5所述的高介电常数低介电损耗的聚偏氟乙烯基复合薄
膜的制备方法，所述的一种高介电常数低介电损耗的聚偏氟乙烯基复合薄膜，其掺杂的棒状的氧化锌由沉淀法制备。由硝酸锌，硝酸铁分别作为锌源和铁源，尿素作为沉淀剂。加热回流反应温度为100℃，反应时间为1h。其掺杂的棒状氧化锌中的铁含量为5%。
所述的一种高介电常数低介电损耗的聚偏氟乙烯基复合薄膜，将一定量掺杂铁粒子的棒状氧化锌溶于50mL N,N二甲基甲酰胺中超声震荡2h，加入10.25g聚偏氟乙烯粉末，超声溶解反应2h，得掺杂氧化锌的聚偏氟乙烯胶液。掺杂的棒状氧化锌的含量为10%。
所述的一种高介电常数低介电损耗的聚偏氟乙烯基复合薄膜，将所得的胶液过滤真空抽气泡后在铺膜机上铺膜，在80℃下烘干2h。将所得薄膜在平板硫化机上压板30min，温度为170℃，压力为10MPa。所得板材的厚度为0.5mm。
所述的一种高介电常数低介电损耗的聚偏氟乙烯基复合薄膜，其掺杂的棒状的氧化锌由沉淀法制备。由硝酸锌，硝酸铁分别作为锌源和铁源，尿素作为沉淀剂。加热回流反应温度为100℃，反应时间为1h。其掺杂的棒状氧化锌中的铁含量为10%。
所述的一种高介电常数低介电损耗的聚偏氟乙烯基复合薄膜，将一定量掺杂铁粒子的棒状氧化锌溶于50mL N,N二甲基甲酰胺中超声震荡2h，加入10.25g聚偏氟乙烯粉末，超声溶解反应2h，得掺杂氧化锌的聚偏氟乙烯胶液。掺杂的棒状氧化锌的含量为20%。
所述的一种高介电常数低介电损耗的聚偏氟乙烯基复合薄膜，将所得的胶液过滤真空抽气泡后在铺膜机上铺膜，在80℃下烘干2h。将所得薄膜在平板硫化机上压板30min，温度为170℃，压力为10MPa。所得板材的厚度为0.5mm。
所述的一种高介电常数低介电损耗的聚偏氟乙烯基复合薄膜，其掺杂的棒状的氧化锌由沉淀法制备。由硝酸锌，硝酸铁分别作为锌源和铁源，尿素作为沉淀剂。加热回流反应温度为80℃，反应时间为2h。其掺杂的棒状氧化锌中的铁含量为15%。
所述的一种高介电常数低介电损耗的聚偏氟乙烯基复合薄膜，将一定量掺杂铁粒子的棒状氧化锌溶于50mL N,N二甲基甲酰胺中超声震荡2h，加入10.25g聚偏氟乙烯粉末，超声溶解反应2h，得掺杂氧化锌的聚偏氟乙烯胶液。掺杂的棒状氧化锌的含量为20%。
所述的一种高介电常数低介电损耗的聚偏氟乙烯基复合薄膜，将所得的胶液过滤真空抽气泡后在铺膜机上铺膜，在80℃下烘干2h。将所得薄膜在平板硫化机上压板30min，温度为170℃，压力为10MPa。所得板材的厚度为0.5mm。
所述的一种高介电常数低介电损耗的聚偏氟乙烯基复合薄膜，其掺杂的莲花状氧化锌由水热法制备。由硝酸锌，硝酸铁分别作为锌源和铁源，尿素作为沉淀剂。在高温高压反应釜中高温高压反应10h，温度为160℃。其掺杂的莲花状氧化锌中的铁含量为5%。
所述的一种高介电常数低介电损耗的聚偏氟乙烯基复合薄膜，，将一定量掺杂铁粒子的莲花状氧化锌溶于50mL N,N二甲基甲酰胺中超声震荡2h，加入10.25g聚偏氟乙烯粉末，超声溶解反应2h，得掺杂氧化锌的聚偏氟乙烯胶液。掺杂的莲花状氧化锌的含量为5%。
所述的一种高介电常数低介电损耗的聚偏氟乙烯基复合薄膜，将所得的胶液过滤真空抽气泡后在铺膜机上铺膜，在80℃下烘干2h。将所得薄膜在平板硫化机上压板30min，温度为170℃，压力为10MPa。所得板材的厚度为0.5mm。
所述的一种高介电常数低介电损耗的聚偏氟乙烯基复合薄膜，其掺杂的莲花状氧化锌由水热法制备。由硝酸锌，硝酸铁分别作为锌源和铁源，尿素作为沉淀剂。在高温高压反应釜中高温高压反应10h，温度为160℃。其掺杂的莲花状氧化锌中的铁含量为10%。
所述的一种高介电常数低介电损耗的聚偏氟乙烯基复合薄膜，，将一定量掺杂铁粒子的莲花状氧化锌溶于50mL N,N二甲基甲酰胺中超声震荡2h，加入10.25g聚偏氟乙烯粉末，超声溶解反应2h，得掺杂氧化锌的聚偏氟乙烯胶液。掺杂的莲花状氧化锌的含量为10%。
所述的一种高介电常数低介电损耗的聚偏氟乙烯基复合薄膜，将所得的胶液过滤真空抽气泡后在铺膜机上铺膜，在80℃下烘干2h。将所得薄膜在平板硫化机上压板30min，温度为170℃，压力为10MPa。所得板材的厚度为0.5mm。
所述的一种高介电常数低介电损耗的聚偏氟乙烯基复合薄膜，其掺杂的莲花状氧化锌由水热法制备。由硝酸锌，硝酸铁分别作为锌源和铁源，尿素作为沉淀剂。在高温高压反应釜中高温高压反应8h，温度为160℃。其掺杂的莲花状氧化锌中的铁含量为10%。
所述的一种高介电常数低介电损耗的聚偏氟乙烯基复合薄膜，，将一定量掺杂铁粒子的莲花状氧化锌溶于50mL N,N二甲基甲酰胺中超声震荡2h，加入10.25g聚偏氟乙烯粉末，超声溶解反应2h，得掺杂氧化锌的聚偏氟乙烯胶液。掺杂的莲花状氧化锌的含量为20%。
所述的一种高介电常数低介电损耗的聚偏氟乙烯基复合薄膜，将所得的胶液过滤真空抽气泡后在铺膜机上铺膜，在80℃下烘干2h。将所得薄膜在平板硫化机上压板30min，温度为170℃，压力为10MPa。所得板材的厚度为0.5mm。

Claims (1)

1.一种高介电常数低介电损耗的聚偏氟乙烯基复合薄膜，其组成包括：纯聚偏氟乙烯层、掺杂氧化锌的聚偏氟乙烯层，其特征是：所述的聚偏氟乙烯基复合薄膜是由7层组成，所述的纯聚偏氟乙烯层和所述的掺杂氧化锌的聚偏氟乙烯层垂直于铺膜方向间隔铺层布置，且纯聚偏氟乙烯层位于最上层和最下层；
所述的掺杂氧化锌的聚偏氟乙烯层中氧化锌的形貌为棒状和莲花状；
所述的掺杂氧化锌的聚偏氟乙烯层中掺杂的棒状氧化锌的长度为10-20μm，直径为700nm，所述的掺杂氧化锌的聚偏氟乙烯层中掺杂的莲花状氧化锌的直径为10μm；
所述的高介电常数低介电损耗的聚偏氟乙烯基复合薄膜的制备方法如下所述：其掺杂的棒状的氧化锌由沉淀法制备，由硝酸锌，硝酸铁分别作为锌源和铁源，尿素作为沉淀剂，加热回流反应温度为100℃，反应时间为1h，其掺杂的棒状氧化锌中的铁含量为5%；
将棒状氧化锌溶于50mLN,N-二甲基甲酰胺中超声震荡2h，加入10.25g聚偏氟乙烯粉末，超声溶解反应2h，得掺杂氧化锌的聚偏氟乙烯胶液，掺杂的棒状氧化锌的含量为10%；
将所得的胶液过滤真空抽气泡后在铺膜机上铺膜，在80℃下烘干2h，将所得薄膜在平板硫化机上压板30min，温度为170℃，压力为10MPa，所得板材的厚度为0.5mm；
其掺杂的莲花状氧化锌由水热法制备，由硝酸锌，硝酸铁分别作为锌源和铁源，尿素作为沉淀剂，在高温高压反应釜中高温高压反应10h，温度为160℃，其掺杂的莲花状氧化锌中的铁含量为5%；
将莲花状氧化锌溶于50mLN,N-二甲基甲酰胺中超声震荡2h，加入10.25g聚偏氟乙烯粉末，超声溶解反应2h，得掺杂氧化锌的聚偏氟乙烯胶液，掺杂的莲花状氧化锌的含量为5%；
将所得的胶液过滤真空抽气泡后在铺膜机上铺膜，在80℃下烘干2h，将所得薄膜在平板硫化机上压板30min，温度为170℃，压力为10MPa，所得板材的厚度为0.5mm。
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