RU2523337C1 - Method of film electret production - Google Patents

Method of film electret production Download PDF

Info

Publication number
RU2523337C1
RU2523337C1 RU2012157405/07A RU2012157405A RU2523337C1 RU 2523337 C1 RU2523337 C1 RU 2523337C1 RU 2012157405/07 A RU2012157405/07 A RU 2012157405/07A RU 2012157405 A RU2012157405 A RU 2012157405A RU 2523337 C1 RU2523337 C1 RU 2523337C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fluoropolymer
electrets
charge
film
stability
Prior art date
Application number
RU2012157405/07A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2012157405A (en
Inventor
Андрей Александрович Рычков
Дмитрий Андреевич Рычков
Алексей Евгеньевич Кузнецов
Вадим Александрович Иванов
Анатолий Алексеевич Малыгин
Никита Юрьевич Ефимов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский государственный педагогический университет им. А.И. Герцена"
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский государственный педагогический университет им. А.И. Герцена" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский государственный педагогический университет им. А.И. Герцена"
Priority to RU2012157405/07A priority Critical patent/RU2523337C1/en
Publication of RU2012157405A publication Critical patent/RU2012157405A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2523337C1 publication Critical patent/RU2523337C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Treatments Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
  • Electrostatic, Electromagnetic, Magneto- Strictive, And Variable-Resistance Transducers (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: method involves application of fluoropolymer layer onto metal electrode, application of discrete layer consisting of isolated nano-sized aggregates out of titan-containing nanostructures onto fluoropolymer surface, and further electreting in positive corona discharge. Before application of titan-containing nanostructures, fluoropolymer surface is triboelectrified by a dielectric to communicate negative charge to the surface.
EFFECT: enhanced magnitude and stability of positive charge surface density in film fluoropolymer electret.
2 dwg, 2 ex

Description

Изобретение относится к области технологий изготовления пленочных электретов. В последние годы отмечается динамичный рост использования полимерных пленочных электретов в современных наукоемких устройствах и технологиях. Область применения полимерных пленочных электретов постоянно расширяется - от хорошо известных технических приложений (таких как электретные микрофоны, пьезо- и пироэлектрические преобразователи и сенсоры) до инновационных разработок в области микросистемной техники, нелинейной оптики и молекулярной биологии.The invention relates to the field of manufacturing technologies for film electrets. In recent years, there has been a dynamic growth in the use of polymer film electrets in modern high-tech devices and technologies. The field of application of polymer film electrets is constantly expanding - from well-known technical applications (such as electret microphones, piezoelectric and pyroelectric transducers and sensors) to innovative developments in the field of microsystem engineering, nonlinear optics and molecular biology.

Важнейшими факторами, обусловливающими эффективность практического использования полимерных пленочных электретов, являются величина и стабильность сформированного в них электретного заряда. В первую очередь имеется в виду временная стабильность, в качестве критерия которой иногда используют параметр τ (время жизни электрета) - время, за которое эффективная поверхностная плотность заряда электрета σ уменьшается в е раз. Для полимеров с ярко выраженными электретными свойствами типичные значения параметра τ при нормальных условиях составляют значения от нескольких суток до нескольких лет. Однако время жизни электретов резко уменьшается по мере увеличения эффективной поверхностной плотности накопленного в них заряда. Поэтому критерием качества электрета также является величина стабильной остаточной поверхностной плотности заряда σст. Типичные значения стабильной остаточной плотности заряда σст, которые реально удается получить на практике, составляют, как правило, величины порядка 10-6-10-5 Кл/м2, редко достигают значений 10-4-10-3 Кл/м2.The most important factors determining the effectiveness of the practical use of polymer film electrets are the magnitude and stability of the electret charge formed in them. First of all, we mean temporary stability, the criterion of which is sometimes used by the parameter τ (electret lifetime) - the time during which the effective surface charge density of the electret σ decreases by a factor of e. For polymers with pronounced electret properties, typical values of the parameter τ under normal conditions range from several days to several years. However, the lifetime of electrets decreases sharply as the effective surface density of the charge accumulated in them increases. Therefore, the criterion for the quality of the electret is also the value of the stable residual surface charge density σ st . Typical values of stable residual charge density σ st , which actually can be obtained in practice, are, as a rule, values of the order of 10 -6 -10 -5 C / m 2 , rarely reach values of 10 -4 -10 -3 C / m 2 .

Наряду со стабильностью поверхностной плотности заряда во времени, важнейшей комплексной характеристикой электретов является термостабильность заряда, которая, во-первых, определяет номинальные температурные условия эксплуатации электретных материалов, а во-вторых, указывает максимальные температуры, до которых допускается кратковременный нагрев таких материалов без существенного спада электретного заряда.Along with the stability of the surface charge density over time, the most important integrated characteristic of electrets is the thermal stability of the charge, which, firstly, determines the nominal temperature operating conditions of electret materials, and secondly, indicates the maximum temperatures to which short-term heating of such materials is allowed without significant decline electret charge.

Формирование в полимерных пленочных материалах стабильного электретного заряда обычно предполагает их обработку в электрическом поле (электретирование). Наиболее эффективным и технологичным способом электретирования в настоящее время является способ зарядки полимерных пленок в коронном разряде. В ряде случаев в полимерную матрицу или на поверхность пленки вводят (наносят) вещества, способные увеличить поляризационные эффекты в полимере.The formation of a stable electret charge in polymer film materials usually involves their processing in an electric field (electretization). The most effective and technologically advanced method of electretization at present is the method of charging polymer films in a corona discharge. In some cases, substances capable of increasing the polarization effects in the polymer are introduced (deposited) into the polymer matrix or onto the film surface.

Известен способ изготовления электретов путем конденсации паров на диэлектрическом изделии с последующей сушкой [1]. Предложен способ электризации нетканого диэлектрического полотна ударами струй воды под давлением с последующей сушкой [2]. Недостатки указанных способов:A known method of manufacturing electrets by condensing vapors on a dielectric product, followed by drying [1]. A method for electrifying a non-woven dielectric fabric by impacts of jets of water under pressure with subsequent drying [2]. The disadvantages of these methods:

- они являются разновидностями методов контактной электризации диэлектрических пленок [3], для которых характерна низкая величина и стабильность поверхностной плотности заряда получаемых электретов. Кроме того, данные методы не обеспечивают однородность и воспроизводимость распределения поверхностной плотности заряда по поверхности изготавливаемых электретов и в целом являются не технологичными.- they are varieties of contact electrification methods for dielectric films [3], which are characterized by a low value and stability of the surface charge density of the obtained electrets. In addition, these methods do not provide uniformity and reproducibility of the distribution of surface charge density over the surface of manufactured electrets and are generally not technological.

- в них отсутствуют непосредственные сведения о величине и стабильности электретного заряда, а об электретных свойствах получаемых объектов судят косвенно (по увеличению эффективности фильтрации фильтрующих систем на их основе), что не позволяет прогнозировать величину и стабильность электретного заряда.- they lack direct information about the magnitude and stability of the electret charge, and the electret properties of the resulting objects are judged indirectly (by increasing the filtration efficiency of filtering systems based on them), which does not allow to predict the magnitude and stability of the electret charge.

- данные способы не позволяют изготавливать электреты из фторполимеров с положительным зарядом, поскольку фторполимеры являются наиболее электроотрицательными диэлектриками и при контактной электризации заряжаются только отрицательным зарядом [3].- these methods do not allow to produce electrets from fluoropolymers with a positive charge, since fluoropolymers are the most electronegative dielectrics and are charged only with a negative charge in contact electrization [3].

Для изготовления пленочных электретов с положительным зарядом из фторполимеров обычно используют зарядку в коронном разряде. Однако получаемые таким способом электреты характеризуются низкой стабильностью положительного заряда [4]. С целью повышения стабильности положительного заряда во фторполимерах предложен ряд способов [5, 6].For the manufacture of film electrets with a positive charge from fluoropolymers, corona charging is usually used. However, electrets obtained in this way are characterized by low stability of a positive charge [4]. In order to increase the stability of the positive charge in fluoropolymers, a number of methods have been proposed [5, 6].

Так, в патенте [5] для стабилизации положительного заряда производят зарядку в положительном коронном разряде при повышенных температурах. Указанный способ позволяет заметно увеличить термостабильность положительного заряда, однако обладает при этом следующими недостатками:So, in the patent [5], in order to stabilize the positive charge, they charge in the positive corona discharge at elevated temperatures. The specified method can significantly increase the thermal stability of a positive charge, however, it has the following disadvantages:

- низкая поверхностная плотность электретного заряда (всего 0,2 мКл/м2);- low surface density of the electret charge (only 0.2 mC / m 2 );

- невозможность надежного контроля исходной величины электретного заряда;- the impossibility of reliable control of the initial value of the electret charge;

- отсутствуют экспериментальные данные о долговременной стабильности заряда (указаны только расчетные значения времени жизни электрета τ).- there are no experimental data on the long-term stability of the charge (only the calculated values of the electret lifetime τ are indicated).

Прототипом изобретения является способ изготовления пленочного электрета [6], включающий нанесение на металлический электрод слоя фторполимера, нанесение на поверхность фторполимера дискретного слоя, состоящего из изолированных друг от друга наноразмерных агрегатов титансодержащих наноструктур, и последующее электретирование в положительном коронном разряде. Сущность данного технического решения состоит в том, что наноразмерные агрегаты титансодержащих наноструктур на поверхности фторполимерной пленки являются энергетически глубокими ловушками для положительного заряда. Кроме того, титансодержащие наноструктуры значительно снижают подвижность поверхностных макромолекул, что в совокупности приводит к увеличению стабильности поверхностной плотности положительного заряда, сообщаемого фторполимеру при электретировании. В результате достигается возможность получения электретов со стабильной поверхностной плотностью заряда σст до 1,44 мКл/м2. Это создает условия для использования таких электретов в устройствах, где кроме отрицательных зарядов приемлемой стабильностью должны обладать и положительные заряды.The prototype of the invention is a method of manufacturing a film electret [6], comprising applying a fluoropolymer layer to a metal electrode, applying a discrete layer to the fluoropolymer surface consisting of nanoscale aggregates of titanium-containing nanostructures isolated from each other, and subsequent electrification in a positive corona discharge. The essence of this technical solution lies in the fact that nanoscale aggregates of titanium-containing nanostructures on the surface of a fluoropolymer film are energetically deep traps for a positive charge. In addition, titanium-containing nanostructures significantly reduce the mobility of surface macromolecules, which together leads to an increase in the stability of the surface density of the positive charge imparted to the fluoropolymer during electretization. As a result, it is possible to obtain electrets with a stable surface charge density σ st up to 1.44 mC / m 2 . This creates the conditions for the use of such electrets in devices where, in addition to negative charges, positive charges must also have acceptable stability.

Недостатки прототипа:The disadvantages of the prototype:

- недостаточная величина стабильной поверхностной плотности заряда электрета;- insufficient amount of stable surface charge density of the electret;

- недостаточная термостабильность и стабильность во времени электретного заряда.- insufficient thermal stability and stability over time of the electret charge.

Цель изобретения - повышение величины и стабильности поверхностной плотности положительного заряда в пленочных фторполимерах.The purpose of the invention is to increase the magnitude and stability of the surface density of a positive charge in film fluoropolymers.

Выбор фторполимеров в качестве объекта для реализации заявляемого способа обусловлен следующими соображениями. На сегодняшний день фторполимеры обладают самыми высокими электретными характеристиками. Именно фторполимеры реально используются при массовом производстве электретов. И наконец, именно на их базе имеются реальные перспективы создания новейших технических устройств. Например, биполярных электретных микрофонов и нового класса пьезодатчиков с гигантским пьезомодулем (до 1000 пКл/Н) - «ферроэлектреты». Сдерживающим фактором для создания таких устройств является недостаточная величина и стабильность положительного заряда во фторполимерах (напомним, что отрицательные заряды во фторполимерах очень стабильны). Поэтому разработка способов изготовления пленочных электретов из фторполимеров, несущих стабильный положительный заряд, является актуальной задачей.The choice of fluoropolymers as an object for the implementation of the proposed method is due to the following considerations. To date, fluoropolymers have the highest electret characteristics. It is fluoropolymers that are actually used in the mass production of electrets. And finally, it is on their basis that there are real prospects for creating the latest technical devices. For example, bipolar electret microphones and a new class of piezoelectric sensors with a giant piezoelectric module (up to 1000 pC / N) - “ferroelectrets”. The constraining factor for creating such devices is the insufficient size and stability of the positive charge in fluoropolymers (recall that negative charges in fluoropolymers are very stable). Therefore, the development of methods for the manufacture of film electrets from fluoropolymers bearing a stable positive charge is an urgent task.

Искомый технический результат достигается за счет того, что в известном способе изготовления пленочного электрета перед нанесением на поверхность фторполимера дискретного слоя, состоящего из изолированных друг от друга наноразмерных агрегатов титансодержащих наноструктур, поверхность фторполимера трибоэлектризуют диэлектрическим контртелом, сообщая отрицательный заряд.The desired technical result is achieved due to the fact that in the known method of manufacturing a film electret before applying a discrete layer to the surface of a fluoropolymer, consisting of nanoscale aggregates of titanium-containing nanostructures isolated from each other, the surface of the fluoropolymer is triboelectrified with a dielectric counterbody, reporting a negative charge.

Сущность изобретения состоит в том, что трибоэлектризация поверхности фторполимера диэлектрическим контртелом приводит к:The essence of the invention lies in the fact that the triboelectrification of the surface of the fluoropolymer dielectric counterbody leads to:

1) механическому разрушению и частичному удалению физически сорбированных загрязнений на поверхности полимерной пленки;1) mechanical destruction and partial removal of physically sorbed contaminants on the surface of the polymer film;

2) формированию однородного распределения микрошероховатостей по поверхности полимерной пленки;2) the formation of a uniform distribution of microroughnesses on the surface of the polymer film;

3) накоплению отрицательных трибозарядов на поверхности полимерной пленки.3) the accumulation of negative tribo charges on the surface of the polymer film.

Все эти три фактора увеличивают реакционную способность поверхности фторполимера. В результате при последующем нанесении на поверхность трибоэлектризованного фторполимера дискретного слоя изолированных друг от друга наноразмерных агрегатов титансодержащих наноструктур методом молекулярного наслаивания [7] к поверхностным макромолекулам прививается большее количество наноструктур. Так, по данным рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии общее содержание титана в дискретном слое, нанесенном по способу-прототипу, составляет 2 атомных процента, то в слое, нанесенном по заявляемому способу, 2,5-3 атомных процента. Таким образом, удается увеличить поверхностную концентрацию энергетически глубоких ловушек, а следовательно величину и стабильность положительного заряда сообщаемого фторполимеру при последующем электретировании в коронном разряде.All three of these factors increase the reactivity of the surface of the fluoropolymer. As a result, upon subsequent deposition of a discrete layer of isolated nanoscale aggregates of titanium-containing nanostructures onto the surface of a triboelectrified fluoropolymer by molecular layering [7], a larger number of nanostructures are grafted onto the surface macromolecules. So, according to x-ray photoelectron spectroscopy, the total titanium content in the discrete layer deposited by the prototype method is 2 atomic percent, then in the layer deposited by the present method, 2.5-3 atomic percent. Thus, it is possible to increase the surface concentration of energetically deep traps, and consequently the magnitude and stability of the positive charge imparted to the fluoropolymer during subsequent corona discharge electrification.

Последовательность операций при реализации заявляемого способа состоит в следующем. На металлический электрод наносится пленка фторполимера. Трибоэлектризация свободной поверхности фторполимера производится в процессе трения скольжения, при котором диэлектрическое контртело совершает возвратно-поступательные движения со средней скоростью 8 см/с в течение 10 секунд. (При нормальной нагрузке во фрикционной паре не более 500 грамм максимальный отрицательный трибозаряд, приобретаемый фторполимером, не превышает величины ((8,2-8,8)·10-4 Кл/м2). После чего трибоэлектризованная поверхность фторполимера обрабатывается парами тетрахлорида титана (TiCl4) в реакторе проточного типа при температуре 130°C в течение 10 мин. Затем реактор продувается потоком осушенного газа-носителя (воздух) без подачи реагента (TiCl4) и охлаждается в течение 5 мин. После извлечения образцов из реактора они электретируются положительным зарядом.The sequence of operations when implementing the proposed method is as follows. A fluoropolymer film is applied to the metal electrode. The triboelectrification of the free surface of the fluoropolymer is carried out in the process of sliding friction, in which the dielectric counterbody makes reciprocating movements with an average speed of 8 cm / s for 10 seconds. (At a normal load in the friction pair of not more than 500 grams, the maximum negative tribo charge acquired by the fluoropolymer does not exceed ((8.2-8.8) · 10 -4 C / m 2 ). After that, the triboelectrified surface of the fluoropolymer is treated with titanium tetrachloride vapors (TiCl 4 ) in a flow-type reactor at a temperature of 130 ° C for 10 minutes, Then the reactor is blown with a stream of dried carrier gas (air) without supplying a reagent (TiCl 4 ) and cooled for 5 minutes After removing samples from the reactor, they are electrified positive charge house.

Перечень фигурList of figures

Фиг.1 Результаты климатических испытаний (при 40°C и 98% относительной влажности) пленочных электретов на стабильность поверхностной плотности заряда:Figure 1 The results of climatic tests (at 40 ° C and 98% relative humidity) of film electrets on the stability of the surface charge density:

2 - электреты, изготовленные по способу-прототипу;2 - electrets made by the prototype method;

1 - электреты, изготовленные согласно заявляемому способу.1 - electrets made according to the claimed method.

Фиг.2 Результаты испытаний (при линейном нагреве образцов со скоростью 5°C/мин) пленочных электретов на термостабильность поверхностной плотности заряда:Figure 2 The test results (with linear heating of the samples at a rate of 5 ° C / min) of film electrets for thermal stability of the surface charge density:

2 - электреты, изготовленные по способу-прототипу;2 - electrets made by the prototype method;

1 - электреты, изготовленные согласно заявляемому способу. 1 - electrets made according to the claimed method.

Приведем примеры реализации способа.Here are examples of the implementation of the method.

Пример 1. Изготавливается партия (15 шт.) полимерных пленочных электретов согласно изобретению. На металлический электрод наносится пленка политетрафторэтилена толщиной 13 мкм, после чего ее свободную поверхность трибоэлектризуют диэлектрическим контртелом, сообщая отрицательный заряд ((4-5)·10-4 Кл/м2). Для этого диэлектрическое контртело (полиэтиленовый волокнит), в процессе трения скольжения, совершало возвратно-поступательные движения со средней скоростью 8 см/с в течение 10 секунд при нормальной нагрузке во фрикционной паре 500 грамм. После чего трибоэлектризованная поверхность политетрафторэтилена обрабатывается парами тетрахлорида титана (TiCl4) в реакторе проточного типа при температуре 130°C в течение 10 мин. Затем реактор продувается потоком осушенного газа-носителя (воздух) без подачи реагента (TiCl4) и охлаждается в течение 5 мин. После извлечения образцов из реактора они электретируются положительным зарядом. Электретирование производится в положительном коронном разряде на воздухе до величины начальной поверхностной плотности заряда 20,4·10-4 Кл/м.Example 1. A batch (15 pcs.) Of polymer film electrets according to the invention is made. A 13 μm thick polytetrafluoroethylene film is applied to the metal electrode, after which its free surface is triboelectrified with a dielectric counterbody, reporting a negative charge ((4-5) · 10 -4 C / m 2 ). For this, the dielectric counterbody (polyethylene fiber), during sliding friction, made reciprocating movements with an average speed of 8 cm / s for 10 seconds at normal load in a friction pair of 500 grams. After that, the triboelectrified surface of polytetrafluoroethylene is treated with vapors of titanium tetrachloride (TiCl 4 ) in a flow-type reactor at a temperature of 130 ° C for 10 min. Then the reactor is purged with a stream of dried carrier gas (air) without supplying a reagent (TiCl 4 ) and cooled for 5 minutes. After removing the samples from the reactor, they are electrified with a positive charge. Electretization is carried out in a positive corona discharge in air to an initial surface charge density of 20.4 · 10 -4 C / m.

Результаты климатических испытаний (40°C, 98% относительной влажности) таких электретов на стабильность показаны на фиг.1 - кривая 1.The results of climatic tests (40 ° C, 98% relative humidity) of such electrets for stability are shown in figure 1 - curve 1.

Пример 2. Изготавливается партия (15 шт.) полимерных пленочных электретов согласно способу-прототипу. На металлический электрод наносится пленка политетрафторэтилена толщиной 13 мкм, после чего на ее свободную поверхность наносится дискретный слой, состоящий из изолированных друг от друга наноразмерных агрегатов титансодержащих наноструктур. Для этого свободная поверхность пленки обрабатывается парами тетрахлорида титана (TiCl4) в реакторе проточного типа при температуре 130°C в течение 10 мин. Затем реактор продувается потоком осушенного газа-носителя (воздух) без подачи реагента (TiCl4) и охлаждается в течение 5 мин. После извлечения образцов из реактора они электретируются положительным зарядом. Электретирование производится в положительном коронном разряде на воздухе до величины начальной поверхностной плотности заряда 20,4·10-4 Кл/м2.Example 2. A batch is made (15 pcs.) Of polymer film electrets according to the prototype method. A 13 μm thick polytetrafluoroethylene film is deposited on a metal electrode, after which a discrete layer consisting of nanoscale aggregates of titanium-containing nanostructures isolated from one another is deposited on its free surface. For this, the free surface of the film is treated with vapors of titanium tetrachloride (TiCl 4 ) in a flow-type reactor at a temperature of 130 ° C for 10 min. Then the reactor is purged with a stream of dried carrier gas (air) without supplying a reagent (TiCl 4 ) and cooled for 5 minutes. After removing the samples from the reactor, they are electrified with a positive charge. Electretization is carried out in a positive corona discharge in air to an initial surface charge density of 20.4 · 10 -4 C / m 2 .

Результаты климатических испытаний (40°C, 98% относительной влажности) таких электретов на стабильность показаны на фиг.1 - кривая 2.The results of climatic tests (40 ° C, 98% relative humidity) of such electrets for stability are shown in figure 1 - curve 2.

Пример 3. Изготавливается партия (15 шт.) полимерных пленочных электретов согласно изобретению (так же как в примере 1).Example 3. A batch is produced (15 pcs.) Of polymer film electrets according to the invention (as in example 1).

Результаты испытаний полученных пленочных электретов на термостабильность (в режиме линейного нагрева образцов со скоростью 5°C/мин) представлены на фиг.2 - кривая 1.The test results of the obtained film electrets for thermal stability (in the mode of linear heating of samples at a rate of 5 ° C / min) are presented in figure 2 - curve 1.

Пример 4. Изготавливается партия (15 шт.) полимерных пленочных электретов согласно способу-прототипу (так же как в примере 2).Example 4. A batch is made (15 pcs.) Of polymer film electrets according to the prototype method (as in example 2).

Результаты испытаний полученных пленочных электретов на термостабильность (в режиме линейного нагрева образцов со скоростью 5°C/мин) представлены на фиг.2 - кривая 2.The test results of the obtained film electrets for thermal stability (in the mode of linear heating of samples at a rate of 5 ° C / min) are presented in figure 2 - curve 2.

Анализ результатов, представленных на фиг.1 и фиг.2, свидетельствует о следующем.Analysis of the results presented in figure 1 and figure 2, indicates the following.

1. Временная стабильность поверхностной плотности положительного заряда в электретах, изготовленных из фторполимерной пленки согласно изобретению (фиг.1, кривая 1), существенно выше, чем у электретов, полученных известным способом (фиг.1,кривая 2).1. The temporary stability of the surface density of a positive charge in electrets made from a fluoropolymer film according to the invention (Fig. 1, curve 1) is significantly higher than that of electrets obtained in a known manner (Fig. 1, curve 2).

2. Величина остаточной (стабильной) поверхностной плотности положительного заряда у электретов, изготовленных из фторполимерной пленки согласно изобретению (фиг.1, кривая 1), в 1,25 раза выше, чем у электретов, полученных известным способом (фиг.1, кривая 2).2. The value of the residual (stable) surface density of a positive charge in electrets made from a fluoropolymer film according to the invention (Fig. 1, curve 1) is 1.25 times higher than that of electrets obtained in a known manner (Fig. 1, curve 2 )

3. Термостабильность поверхностной плотности положительного заряда у электретов, изготовленных из фторполимерной пленки согласно изобретению (фиг.2, кривая 1), выше, чем у электретов, полученных известным способом (фиг.2, кривая 2). Об этом, в частности, можно судить по характерным точкам (отмечены на фиг.2 стрелками) на зависимостях относительной поверхностной плотности заряда электретов от температуры.3. The thermal stability of the surface density of the positive charge of electrets made from a fluoropolymer film according to the invention (figure 2, curve 1) is higher than that of electrets obtained in a known manner (figure 2, curve 2). This, in particular, can be judged by the characteristic points (indicated by arrows in FIG. 2) on the temperature dependences of the relative surface charge density of the electrets.

Таким образом, цель изобретения, заключающаяся в повышении величины и стабильности поверхностной плотности положительного заряда в электретах на основе фторполимерных пленок, достигнута.Thus, the aim of the invention, which is to increase the magnitude and stability of the surface density of a positive charge in electrets based on fluoropolymer films, is achieved.

Источники информацииInformation sources

1. Патент 2260866.1. Patent 2260866.

2. Патент 2130521.2. Patent 2130521.

3. Полимерные электреты // .Г.А. Лущейкин. - М.: Химия. - 1984. - 184 с.3. Polymer electrets //. G.A. Luschaykin. - M .: Chemistry. - 1984. - 184 p.

4. Electrets // G.M. Sessler (Ed.). - 3rd ed., vol.1. - Laplacian press, Morgan Hill, Ca, 1999, pp.41-42.4. Electrets // G.M. Sessler (Ed.). - 3rd ed., Vol. 1. - Laplacian press, Morgan Hill, Ca, 1999, pp. 41-42.

5. US Patent 4527218.5. US Patent 4,527,218.

6. Положительное решение (от 17.10.12) о выдаче патента по заявке №2011114060 на изобретение (прототип).6. A positive decision (from 10.17.12) on the grant of a patent for an application No. 20111114060 for an invention (prototype).

7. Технология молекулярного наслаивания и некоторые области ее применения // А.А. Малыгин. - Журнал прикладной химии. - 1996. - Т. 69, №10. - с.1585-1593.7. Technology of molecular layering and some areas of its application // A.A. Malygin. - Journal of Applied Chemistry. - 1996. - T. 69, No. 10. - p. 1585-1593.

Claims (1)

Способ изготовления пленочного электрета, включающий нанесение на металлический электрод слоя фторполимера, нанесение на поверхность фторполимера дискретного слоя, состоящего из изолированных друг от друга наноразмерных агрегатов титансодержащих наноструктур, и последующее электретирование в положительном коронном разряде, отличающийся тем, что перед нанесением титансодержащих наноструктур поверхность фторполимера трибоэлектризуют диэлектрическим контртелом, сообщая отрицательный заряд. A method of manufacturing a film electret, including applying a fluoropolymer layer to a metal electrode, applying a discrete layer to a fluoropolymer surface consisting of nanoscale aggregates of titanium-containing nanostructures isolated from each other, and subsequent electrification in a positive corona discharge, characterized in that the fluoropolymer fluoropolymer surface is tribo-polymer before applying the titanium-containing nanostructures dielectric counterbody, reporting a negative charge.
RU2012157405/07A 2012-12-25 2012-12-25 Method of film electret production RU2523337C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012157405/07A RU2523337C1 (en) 2012-12-25 2012-12-25 Method of film electret production

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012157405/07A RU2523337C1 (en) 2012-12-25 2012-12-25 Method of film electret production

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012157405A RU2012157405A (en) 2014-06-27
RU2523337C1 true RU2523337C1 (en) 2014-07-20

Family

ID=51216183

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012157405/07A RU2523337C1 (en) 2012-12-25 2012-12-25 Method of film electret production

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2523337C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2696623C1 (en) * 2018-07-05 2019-08-05 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) Method of producing polymer electret
RU2748032C1 (en) * 2020-10-08 2021-05-19 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)" Method for manufacturing electret material based on fluoropolymer

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4527218A (en) * 1981-06-08 1985-07-02 At&T Bell Laboratories Stable positively charged Teflon electrets
WO2004021379A2 (en) * 2002-08-30 2004-03-11 3M Innovative Properties Company Method of making writable erasable articles and articles therefrom
JP2005191467A (en) * 2003-12-26 2005-07-14 Nippon Valqua Ind Ltd Manufacturing method of laminated plate for electret-fixing electrode
RU2260866C2 (en) * 2000-04-13 2005-09-20 3М Инновейтив Пропертиз Компани Method for electret production by vapor condensation
RU2011114060A (en) * 2011-04-11 2012-10-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский государственный педагогический универ METHOD FOR PRODUCING FILM ELECTRETTE

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4527218A (en) * 1981-06-08 1985-07-02 At&T Bell Laboratories Stable positively charged Teflon electrets
RU2260866C2 (en) * 2000-04-13 2005-09-20 3М Инновейтив Пропертиз Компани Method for electret production by vapor condensation
WO2004021379A2 (en) * 2002-08-30 2004-03-11 3M Innovative Properties Company Method of making writable erasable articles and articles therefrom
JP2005191467A (en) * 2003-12-26 2005-07-14 Nippon Valqua Ind Ltd Manufacturing method of laminated plate for electret-fixing electrode
RU2011114060A (en) * 2011-04-11 2012-10-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский государственный педагогический универ METHOD FOR PRODUCING FILM ELECTRETTE

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2696623C1 (en) * 2018-07-05 2019-08-05 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) Method of producing polymer electret
RU2748032C1 (en) * 2020-10-08 2021-05-19 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)" Method for manufacturing electret material based on fluoropolymer

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012157405A (en) 2014-06-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zhang et al. Electret characteristics of melt‐blown polylactic acid fabrics for air filtration application
Gao et al. Electret mechanisms and kinetics of electrospun nanofiber membranes and lifetime in filtration applications in comparison with corona-charged membranes
US8530004B2 (en) Polymeric electret film and method of manufacturing the same
Feng et al. Amphiphobic polytetrafluoroethylene membranes for efficient organic aerosol removal
Ganesh et al. Hierarchical structured electrospun nanofibers for improved fog harvesting applications
Kilic et al. The charging and stability of electret filters
RU2523337C1 (en) Method of film electret production
ITRM20130278A1 (en) PROCESS OF MANUFACTURE OF SELF-ASSEMBLED FILMS OF BLOCKED COPOLYMERS
JP3300529B2 (en) Antistatic filtering material and method for producing the same
US20140190730A1 (en) Conducting polymer nanofibers, methods of making and using same, and uses thereof
Park et al. Light‐permeable air filter with self‐polarized nylon‐11 nanofibers for enhanced trapping of particulate matters
Thakur et al. Study of charge decay in corona-charged fibrous electrets
RU2477540C2 (en) Method of film electret production
RU2528618C1 (en) Method of film electret production
Santos et al. Corona-treated polyethylene films are macroscopic charge bilayers
She et al. Rapid synthesis of nanoporous conformal coatings via plasma-enhanced sequential infiltration of a polymer template
Šutka et al. Engineering polymer interfaces: a review toward controlling triboelectric surface charge
CN112646213B (en) Preparation method of charge storage polymer-based composite material
US11479844B2 (en) Flexible substrate having a plasmonic particle surface coating and method of making the same
Galikhanov et al. Effect of aluminum oxide coating on structural, barrier and electret properties of polyethylene terephthalate films
Tsimpliaraki et al. Optimizing the nanofibrous morphology of electrospun poly [(butylene succinate)‐co‐(butylene adipate)]/clay nanocomposites and revealing the effect of the fibre nano‐dimension on the attained material properties
Rychkov et al. Influence of charge density on the trap energy spectrum in fluoroethylenepropylene copolymer films with chemically modified surfaces
Li et al. Robust and Durable Superhydrophobic Coatings with Antipollution Flashover Performance via Silane-Modified Polyurea
Rychkov et al. Stabilization of positive charge on FEP electret films modified with titanium-tetrachloride vapor: Formation of a two-dimensional nanodielectric?
Rychkov et al. Electret properties of polyethylene films modified with titanium tetrachloride vapor