[发明专利]一种复合聚合物驻极体的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于电工材料领域，具体地说是涉及一种具有长久电荷存储能力的复合聚合物驻极体的制备方法。 

背景技术

驻极体（electrets）是指具有长期储存电荷能力的功能介电材料，静电效应、压电效应和热释电效应是其具有的基本物理效应。通过对某些具有特殊性质的介电材料施加强电场，并采用一定的物理、化学方法使电荷或电极化状态长久地留驻在电介质上，可制成长寿命的驻极体。 

利用驻极体材料所具有的多种物理效应，如静电效应、压电效应、热释电效应和二阶非线性光学效应等，在构建集成化传感器和光电子器件方面展现了极好的应用前景。以二氧化硅、氮化硅为代表的无机驻极体材料，是目前微电子机械系统（如微型发电机和微型马达）开发中的关键材料。聚合物驻极体材料制成的器件具有薄膜化、力学柔顺性、低成本、与水或人体的良好声阻抗匹配等优点，在作为传感器的芯片材料及在能源工程、环境净化、声电转换和辐射剂量测量等方面得到了广泛的应用，如常用的各类麦克风、耳机等声传感器中的敏感元件就是采用驻极体材料制备的。以氟化乙丙烯共聚物（FEP）驻极体膜为芯片的声传感器的世界年产量已逾10亿只，占各类声传感器的90％以上。极性聚合物聚偏氟乙烯在压电、铁电和热释电等方面的应用广泛，人们已开发出了上百种元器件。正是由于驻极体材料的应用才使话筒、耳机和扬声机的微型化成为可能。 

最早提出驻极体概念的是英国科学家Heaviside，他在1892年定义：当外电场减小至零后，体内仍能保持一定的剩余电矩的电介质材料（驻极材料）为驻极体。1919年Eguchi利用天然蜡、树脂和牛黄的共混体通过热极化方法研制成了世界上第一块人工驻极体。1962年由德国的Sessler和West在美国Bell实验室发明，并由日本Sony公司于1968年首先投放市场的第一个聚合物薄膜驻极体话筒，开创了驻极体在传感器领域中应用的先河。20世纪60年代以来，以非晶态SiO₂、Si₃N₄为代表的无机驻极体材料、和通过掺杂或化学键合的方式将极性生色团分子引进到聚合物材料中去，在外电场作用下，使极性生色团分子沿电场方向取向并被冻结下来而形成的具有非线性光学活性的极化聚合物材料的研究极大地推动了驻极体领域的发展。目前用于制备驻极体的材料主要是以高聚物为主的有机化合物，如非极性材料有聚丙烯、聚四氟乙烯、六氟丙烯-聚四氟乙烯共聚物等；极性或弱极性材料有聚三氟氯乙烯、聚丙烯PP（共混）及聚酯等，其中聚四氟乙烯是目前驻极体商品化器件中应用得最为广泛的材料。无机驻极体材料有二氧化硅、氮化硅、云母、氧化铝和五氧化二氮等。 

然而，现有的驻极体材料存在一致命缺点，经长时间放置或在潮湿环境中放置，驻极体电荷容易发生衰减，尤其是在有机溶剂环境中衰减更快，极大地限制了它的应用。 

发明内容

为了克服现有技术存在的不足，本发明提供了一种多层复合聚合物驻极体的制备方法。 

一种复合聚合物驻极体的制备方法，其包括下述步骤： 

（1）复合膜的制备：以功能高分子层作为中间层，在其一侧覆盖聚四氟乙烯或氟化乙丙烯共聚物膜，在其另一侧覆盖聚四氟乙烯或氟化乙丙烯共聚物膜，经压制粘合而制得复合膜；

（2）驻极体的形成：采用电晕极化或热极化方法对步骤（1）制得的复合膜进行注极；

其中，所述功能高分子层选自下列材料之一的粉末层或膜层：聚氯乙烯、聚偏氟乙烯、 偏氟乙烯和三氟乙烯共聚物、尼龙6、聚甲基丙烯酸甲酯、四氟乙烯/六氟丙烯/偏氟乙烯共聚物。

优选地，功能高分子层一侧覆盖有聚四氟乙烯膜，其另一侧也覆盖聚四氟乙烯膜。

优选地，功能高分子层一侧覆盖氟化乙丙烯共聚物膜，其另一侧也覆盖氟化乙丙烯共聚物膜。 

优选地，所述功能高分子层选自聚偏氟乙烯的粉末层。 

优选地，所述压制粘合时的温度为80～240℃，压力为20～30MPa。 

优选地，所述复合膜的厚度为100～200μm。 

优选地，所述聚四氟乙烯膜层的厚度为25～50μm，氟化乙丙烯共聚物膜层的厚度为25～50μm，功能高分子材料层的厚度为10～25μm。