JPS60200581A - 複合高分子材料 - Google Patents
複合高分子材料Info
- Publication number
- JPS60200581A JPS60200581A JP59056194A JP5619484A JPS60200581A JP S60200581 A JPS60200581 A JP S60200581A JP 59056194 A JP59056194 A JP 59056194A JP 5619484 A JP5619484 A JP 5619484A JP S60200581 A JPS60200581 A JP S60200581A
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- JP
- Japan
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- constant
- pyroelectric
- piezoelectric
- dielectric constant
- ceramic material
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- Pending
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-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/80—Constructional details
- H10N30/85—Piezoelectric or electrostrictive active materials
- H10N30/857—Macromolecular compositions
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Conductive Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔技術分野〕
本発明は複合高分子材料、殊に圧電性及び焦電性を有す
る複合高分子材料に関する。
る複合高分子材料に関する。
圧電性材料としては、チタン酸ジルコン酸鉛に代表され
るセラミック系材料と、ポリフッ化ビニリデンに代表さ
れる高分子系材料がある。焦電性材料としてはチタン酸
ジルコン酸鉛の他チタン酸ジルコン酸ランタン鉛に代表
されるセラミック系材料と、ＬｉＴａｏｓ、トリグリシ
ンサルファイドに代表される単結晶と、ポリフッ化ビニ
リデンに代表される高分子系材料がある。セラばツク系
材料は圧電性特性または焦′亀特性が高く分極させる電
圧は低いつまた圧電性またけ焦電性が消滅するキューリ
一温度は高いが、硬くて脆いため加工性が悪く大面積化
ができない。これに７ｊして、高分子系材料は圧電特性
または焦電特性が低く分極させる電圧は高い。またキュ
ーリ一温度は低いが、柔軟性、加工性に優れ薄膜化、大
面積化が可能である。
るセラミック系材料と、ポリフッ化ビニリデンに代表さ
れる高分子系材料がある。焦電性材料としてはチタン酸
ジルコン酸鉛の他チタン酸ジルコン酸ランタン鉛に代表
されるセラミック系材料と、ＬｉＴａｏｓ、トリグリシ
ンサルファイドに代表される単結晶と、ポリフッ化ビニ
リデンに代表される高分子系材料がある。セラばツク系
材料は圧電性特性または焦′亀特性が高く分極させる電
圧は低いつまた圧電性またけ焦電性が消滅するキューリ
一温度は高いが、硬くて脆いため加工性が悪く大面積化
ができない。これに７ｊして、高分子系材料は圧電特性
または焦電特性が低く分極させる電圧は高い。またキュ
ーリ一温度は低いが、柔軟性、加工性に優れ薄膜化、大
面積化が可能である。
このようにセラミック系材料であるチタン酸ジルコン酸
鉛またはチタン酸ジルコン酸ランタン鉛と、高分子系材
料であるポリフッ化ビニリデンとは、それぞれ使用用途
が広いにもかかわらず、上記のような欠点を有しコスト
も高いことから従来は広範囲に応用できないという問題
点がおった。
鉛またはチタン酸ジルコン酸ランタン鉛と、高分子系材
料であるポリフッ化ビニリデンとは、それぞれ使用用途
が広いにもかかわらず、上記のような欠点を有しコスト
も高いことから従来は広範囲に応用できないという問題
点がおった。
更にまた上述の高分子系材料の圧電特性の原理は以下に
示す式に基づいている。
示す式に基づいている。
ｄｎ：ｊ５ψ（εｐ）ｄａ／ （２＋３ψ）（１−ψ）
・εＣ・・・■なお、ｄｎは複合体の圧電定数、εは誘
電率（ｐは高分子系材料、Ｃはセラミック系材料）、ψ
はセラミック粒子の体積分率、ｄｃはセラミック系材料
の圧電定数を示している。
・εＣ・・・■なお、ｄｎは複合体の圧電定数、εは誘
電率（ｐは高分子系材料、Ｃはセラミック系材料）、ψ
はセラミック粒子の体積分率、ｄｃはセラミック系材料
の圧電定数を示している。
一万上述の高分子系材料の焦′ｔＭ、特性の原理は、以
下に示す式に基づいている。
下に示す式に基づいている。
Ｐｎ＝Ｇ・ψ・α・Ｐｃ ・・・・・・・・・■ｐｎは
複合体の焦電定数、Ｇは高分子系材料とセラミック系材
料の誘電率と体積分率によって決まる係数、φはセラミ
ック系材料の体積分率、ＰＣはセラミック系材料の焦電
定数、αはセラミック粒子の配向度を示しているっ であり、ｄＣはセラミック系材料の誘電率、εｐは高分
子系材料の誘電率を示している。
複合体の焦電定数、Ｇは高分子系材料とセラミック系材
料の誘電率と体積分率によって決まる係数、φはセラミ
ック系材料の体積分率、ＰＣはセラミック系材料の焦電
定数、αはセラミック粒子の配向度を示しているっ であり、ｄＣはセラミック系材料の誘電率、εｐは高分
子系材料の誘電率を示している。
０式または０式かられかるように、セラミック系材料自
体の圧電定数（ｄＣ）まだは焦電定数（Ｐｆｌ）が高く
、セラミック系材料の粒子の充填量（ψ）が大きく、ま
だ高分子系材料の誘電率（６ｐ）が太きくセラミック系
材料の誘電率（ｄＣ）が小さくなれば、複合体の圧電定
数（ｄｎ）または焦電定数（ｐｎ）は高くなる。一般の
高分子系材料の誘電率は２〜５程度で、高いといわれる
ポリフッ化ビニリデンでも１２である。従って、高分子
系材料では、圧電特性の優れた圧電材料または焦電材料
は得られなかった。
体の圧電定数（ｄＣ）まだは焦電定数（Ｐｆｌ）が高く
、セラミック系材料の粒子の充填量（ψ）が大きく、ま
だ高分子系材料の誘電率（６ｐ）が太きくセラミック系
材料の誘電率（ｄＣ）が小さくなれば、複合体の圧電定
数（ｄｎ）または焦電定数（ｐｎ）は高くなる。一般の
高分子系材料の誘電率は２〜５程度で、高いといわれる
ポリフッ化ビニリデンでも１２である。従って、高分子
系材料では、圧電特性の優れた圧電材料または焦電材料
は得られなかった。
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、高分子系材料の誘電率を高めることにより圧
電性または焦電性が良好な複合高分子材料を得ることを
目的とする。
たもので、高分子系材料の誘電率を高めることにより圧
電性または焦電性が良好な複合高分子材料を得ることを
目的とする。
本発明は上記の目的を達成するためになされたもので、
高分子系材料中にＴＣＮＱ＠体（ＴＣＮＱをいり）を添
加し、さらに高い圧電特性または焦電特性を有するチタ
ン酸ジルコン酸鉛またはチタン酸ジルコン酸ランタン鉛
のようなセラミック系材料の粉末をｉｆｆ、 ａ して
なる圧電性咬たは焦電性を有する捨金高分子材料を提供
するものである。
高分子系材料中にＴＣＮＱ＠体（ＴＣＮＱをいり）を添
加し、さらに高い圧電特性または焦電特性を有するチタ
ン酸ジルコン酸鉛またはチタン酸ジルコン酸ランタン鉛
のようなセラミック系材料の粉末をｉｆｆ、 ａ して
なる圧電性咬たは焦電性を有する捨金高分子材料を提供
するものである。
本発明では、まず高分子系材料中にＴｅＮＱ錯体を少量
添加させることで高誘電率の高分子系材料を生成し、高
分子系材料全体の誘電率を高める。
添加させることで高誘電率の高分子系材料を生成し、高
分子系材料全体の誘電率を高める。
この場合ＴＣＮＱ ８体の混入量は、ペースとなる高分
子系材料によって墨なるが、５重量係程度が上限でおり
、体積抵抗率は１０Ω・α以上を有することが分極晴の
安全性のドシ点から好オしいっＴＣＮＱ錯体としては、
たとえば以下に示すものがあげられる。
子系材料によって墨なるが、５重量係程度が上限でおり
、体積抵抗率は１０Ω・α以上を有することが分極晴の
安全性のドシ点から好オしいっＴＣＮＱ錯体としては、
たとえば以下に示すものがあげられる。
０］’Ｃ−（’ｒＣＮＱ）２
ん
Ｈｓ
ベースとなる高分子系材ｔ、はアセ１ン系溶媒に可溶ム
ものであればよいが、＋ｉＩｉ熱（ｉ：全；〉虱択する
ことで、製品７′）使用温反に対応６ぜることが可屈と
なる。
ものであればよいが、＋ｉＩｉ熱（ｉ：全；〉虱択する
ことで、製品７′）使用温反に対応６ぜることが可屈と
なる。
次（・二上記のように生成した高誘電率の高分子系材料
を利用して、圧電定数の高いあるいは誘電率の低いチタ
ン酸ジルコン酸鉛（焦電足０の高いらるいは銹電客の低
いチタンたｌヅルコン酸鉛もしくはチタン酸ジルコン酸
ランタン鉛またはこれらの混合−のようなセラミック系
材料の粉末を混練し、高充填させるととて圧電性または
焦電性を侑する複合高分子材料を生成する。充填するセ
ラミック系材料の粉末は、高分子材料への分散を良好に
す以下程度とするのが好ましい。
を利用して、圧電定数の高いあるいは誘電率の低いチタ
ン酸ジルコン酸鉛（焦電足０の高いらるいは銹電客の低
いチタンたｌヅルコン酸鉛もしくはチタン酸ジルコン酸
ランタン鉛またはこれらの混合−のようなセラミック系
材料の粉末を混練し、高充填させるととて圧電性または
焦電性を侑する複合高分子材料を生成する。充填するセ
ラミック系材料の粉末は、高分子材料への分散を良好に
す以下程度とするのが好ましい。
またその充填量は８ｏ重ｉ％以上が好ましく、これ以下
になると体積分率で５０％を割ることになり成形品に不
均一性がでてくる。セラミック系材料の誘電率は２００
０が有効限界で、これ以上だとεｐ＜＜εＣになる。な
お圧電特性または焦電特性はセラミック材料により決定
されるので使用温度範囲の上限はキューり点温度のフで
あるから１５℃〜２０［］’Ｃが上限である。
になると体積分率で５０％を割ることになり成形品に不
均一性がでてくる。セラミック系材料の誘電率は２００
０が有効限界で、これ以上だとεｐ＜＜εＣになる。な
お圧電特性または焦電特性はセラミック材料により決定
されるので使用温度範囲の上限はキューり点温度のフで
あるから１５℃〜２０［］’Ｃが上限である。
本発明の実施例は以下に示す通りである。
〔実施例１〕
高分子系材料であるポリスチレン、またはポリビニルブ
チラール中にＴＣＮＱ錯体であるＣＨｓ ｃＨ。
チラール中にＴＣＮＱ錯体であるＣＨｓ ｃＨ。
を下記に示す如く一定量添加した。
混合高分子材料の誘電率は以下に示す通υであった。
）
ＣＨｓ
ポリビニル昏ブチラール ＋ （１ｉ！−％） ２０高
誘電率の高分子系材料 ＴＣＮＱ錯体腔醇凋の添加量
波数１０哨 ポリビニル自ブチラール ＋ ポリビニル・ブチラール ＋ ポリビニル・ブチラール −］− ポリビニル・ブチラール 士 上記直訴電率の高分子系材料のうち、ポリビニ（！Ｉ重
量％）を添加した混合高分子材料を選び、これにチタン
酸ジルコン酸鉛の粉末を８０重量％混入させた。混入は
１８０℃で試験用２本ロール上で行なった。２本ロール
上で混練したあと、Ｄ、２Ｕのノートにし真空蒸着で水
銀電極付けを行なった。その後１００℃、１００［］Ｖ
の直流電圧を２時間かけ分極を行なったつ 生成物の圧電定数を共振法により測定すると、圧電定数
は６０ （ｘ １０ｍ２ｃＮ＋）と１つた。なお０式を
用いると圧電定数は８６ （ｘ １０”ＣＮ−’）とな
り、実験の結果はほぼ計算式に準じていることがわかっ
た。
誘電率の高分子系材料 ＴＣＮＱ錯体腔醇凋の添加量
波数１０哨 ポリビニル自ブチラール ＋ ポリビニル・ブチラール ＋ ポリビニル・ブチラール −］− ポリビニル・ブチラール 士 上記直訴電率の高分子系材料のうち、ポリビニ（！Ｉ重
量％）を添加した混合高分子材料を選び、これにチタン
酸ジルコン酸鉛の粉末を８０重量％混入させた。混入は
１８０℃で試験用２本ロール上で行なった。２本ロール
上で混練したあと、Ｄ、２Ｕのノートにし真空蒸着で水
銀電極付けを行なった。その後１００℃、１００［］Ｖ
の直流電圧を２時間かけ分極を行なったつ 生成物の圧電定数を共振法により測定すると、圧電定数
は６０ （ｘ １０ｍ２ｃＮ＋）と１つた。なお０式を
用いると圧電定数は８６ （ｘ １０”ＣＮ−’）とな
り、実験の結果はほぼ計算式に準じていることがわかっ
た。
なお本実施例で使用したチタン酸ジルコン酸鉛の圧電定
数は４００ （Ｘ ＩＯ−＋ｔＣＮ″）、誘電率は２０
００でろν、この値はポリフッ化ビニリデンの圧電定数
２０ （ｘ １０］２ＣＮ−〇に比較して十分高い値を
示している。
数は４００ （Ｘ ＩＯ−＋ｔＣＮ″）、誘電率は２０
００でろν、この値はポリフッ化ビニリデンの圧電定数
２０ （ｘ １０］２ＣＮ−〇に比較して十分高い値を
示している。
また、生成物の焦電定数をパイログラフ（東洋精機部）
で測定すると、焦電定数は１．６ （ｘｌｏ−’ｃｍ−
ｔ Ｋ−１）となった。なお０式を用いると焦電定数は
２．６ （Ｘ １０１＋ ｃｍ−２に−１）となり、実
験の結果は＃丘ぼ計算式に準じていることがわかった。
で測定すると、焦電定数は１．６ （ｘｌｏ−’ｃｍ−
ｔ Ｋ−１）となった。なお０式を用いると焦電定数は
２．６ （Ｘ １０１＋ ｃｍ−２に−１）となり、実
験の結果は＃丘ぼ計算式に準じていることがわかった。
ただ裏側と計算式に多少のひらきがあるが、０式のα項
を理想のα＝１と飽和状態に置いたためである。なお、
本実施例で使用したチタン酸ゾルコン酸鉛の焦電定数は
５ （ｘ １０−＜Ｃｒｎ−ｔ・Ｋ−１）、！電率は２
０００である。本発明の上述の値はポリフッ化ビニリデ
ンの焦電定数０．２４ （Ｘ １０−’ｃ＋ｎ−’・Ｋ
ｌ）に比較して十分高い値を示している。なお焦電性能
指数ＦＭｖはポリフッ化ビニリデン１８ に対して１５
となり同等である。
を理想のα＝１と飽和状態に置いたためである。なお、
本実施例で使用したチタン酸ゾルコン酸鉛の焦電定数は
５ （ｘ １０−＜Ｃｒｎ−ｔ・Ｋ−１）、！電率は２
０００である。本発明の上述の値はポリフッ化ビニリデ
ンの焦電定数０．２４ （Ｘ １０−’ｃ＋ｎ−’・Ｋ
ｌ）に比較して十分高い値を示している。なお焦電性能
指数ＦＭｖはポリフッ化ビニリデン１８ に対して１５
となり同等である。
実施例２
実施例１においてチタン酸ジルコン酸鉛に代ってチタン
酸ジルコン酸ランタン鉛を使用したほかは、実施例１を
繰返した。
酸ジルコン酸ランタン鉛を使用したほかは、実施例１を
繰返した。
生成物の焦電定数をパイログラフで測定したところ、焦
電定数は１． ＯＸ １σ” ｃｒｎ−” Ｋ−’であ
ったが、他の挙動ははｙ実施例１と同じ程度のものであ
った。
電定数は１． ＯＸ １σ” ｃｒｎ−” Ｋ−’であ
ったが、他の挙動ははｙ実施例１と同じ程度のものであ
った。
本発明の圧電性もしくは焦電性を有する高分子系複合材
料は、ＴＣＮＱ錯体が添加されているので誘電率に優れ
、その結果圧電特性もしくは焦電特性が一段と向上した
圧電材料まだは焦電材料を得ることができる。また、誘
電特性に優れた高分子系材料から成るので柔軟性、加工
性にも富み、広範囲な用途に用いることができる。
料は、ＴＣＮＱ錯体が添加されているので誘電率に優れ
、その結果圧電特性もしくは焦電特性が一段と向上した
圧電材料まだは焦電材料を得ることができる。また、誘
電特性に優れた高分子系材料から成るので柔軟性、加工
性にも富み、広範囲な用途に用いることができる。
代理人 弁理士 木 村 三 朗
手続補正書（自発） （
（
昭和５９年 ６月 ５日
特許庁長官殿
１ 事件の表示
特願昭５９−５６１９４号
２ 発明の名称
複合高分子材料
３ 補正をする者
事件との関係 特許出願人
名称 （６１０）株式会社 明 電 舎４ 代 理 人
〒１０５ 東京都ｌ巷区虎ノ門−丁目２１番ｔ９＋ゴ５
補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄 １）明細書、第７頁、最終行の−ＥＩ式を次のようこ補
正する。
補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄 １）明細書、第７頁、最終行の−ＥＩ式を次のようこ補
正する。
＼、／＼、〆
Ｎ＋
Ｈ
以 上
Claims (2)
- （１）高分子系材料中にＴＣＮＱ錯体を添加しをらにセ
ラミック系材料の粉末を混練することを特徴とする複合
高分子材料。 - （２）セラミック系材料がチタン酸ジルコン酸鉛または
チタン酸ジルコン酸ランタン鉛又は両刀からなることを
特徴とする特許請求の範囲第（１）項に記載の複合高分
子材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59056194A JPS60200581A (ja) | 1984-03-26 | 1984-03-26 | 複合高分子材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59056194A JPS60200581A (ja) | 1984-03-26 | 1984-03-26 | 複合高分子材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60200581A true JPS60200581A (ja) | 1985-10-11 |
Family
ID=13020298
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59056194A Pending JPS60200581A (ja) | 1984-03-26 | 1984-03-26 | 複合高分子材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60200581A (ja) |
-
1984
- 1984-03-26 JP JP59056194A patent/JPS60200581A/ja active Pending
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