[发明专利]含有偏二氟乙烯以及三氟乙烯的聚合物胶乳

说明书

本发明提供了新颖的具有更有序的铁电结晶相并且因此改进的铁电、热电、以及压电特性的偏二氟乙烯/三氟乙烯共聚物的颗粒的胶乳，以及一种用于通过乳液聚合在某些环状氟表面活性剂存在下制造这些胶乳的方法。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年10月5日提交的欧洲申请号No.16192408.9的优先权，出于所有目的将所述申请的全部内容通过援引方式并入本申请。

技术领域

本发明涉及新颖的具有改进的铁电特性的偏二氟乙烯与三氟乙烯的共聚物的胶乳，一种在水性乳液中在特定氟化乳化剂存在下制造它们的方法，以及它们作为电气/电子器件中的压电、铁电、介电、或者热电材料的用途。

背景技术

众所周知，偏二氟乙烯与三氟乙烯的共聚物由于其铁电、压电、热电以及介电行为/特性(压电行为是特别使用的)而被采用并且正被开发用于电气/电子器件(例如，换能器、传感器、致动器、铁电存储器、电容器)中。

正如所熟知的那样，术语“压电”意指材料将电能转化为机械能(并且反之亦然)的能力，并且认为机电响应本质上与在变形或压力振荡期间的尺寸变化相关。压电效应是可逆的，因为展现出正压电效应的材料(在施加应力时产生电)还展现出逆压电效应(在施加电场时产生应力和/或应变)。

铁电性是材料的特性，因此这一后者展现出自发的电极化，其方向可以通过施加外部电场在等效状态之间切换。

热电性是某些材料在加热或冷却时产生电势的能力。实际上，作为这种温度变化的结果，正电荷和负电荷通过迁移运动到相反端(即材料变为极化的)，并且因此建立了电势。

总体应理解的是，在偏二氟乙烯与三氟乙烯的共聚物中，压电性、热电性、铁电性涉及具体的晶体习性，所谓的铁电相或β-相，其中氢和氟原子被安排以便给出每个晶胞的最大偶极矩。

所述VDF-TrFE共聚物在本领域中是众所周知的，并且值得注意地在US 4778867(PRIES SEYMOUR[普里斯西摩公司](美国))18/10/1988、US4708989(THOMSON CSF[汤姆逊公司](法国))24/11/1987、US 4784915(KUREHA CHEMICAL IND CO LTD[库尔哈化工实业有限公司](日本))15/11/1988、US 4173033(DAIKIN IND LTD[大金工业有限公司](日本))30/10/1979中进行了描述。

一般来说，用于制造这些VDF-TrFE共聚物的技术可以基于悬浮聚合，即在使VDF以超临界相存在的温度和压力条件下、在水相中使用有机引发剂、并且产生粗颗粒的浆料，这些粗颗粒一产生便从水性聚合介质中沉淀。然而，悬浮聚合技术在工业水平下处理是相当繁重的，因为所使用的高压力、并且因为在如此苛刻的条件下处理TrFE由此关联的安全问题(可能经历爆炸行为，因为TrFE已经被公认为被赋予与四氟乙烯(TFE)相似的爆燃/爆炸行为)，限制聚合压力的机会代表了在安全管理中的显著优点。

因此，已经探索了基于水性基乳液聚合的技术，因为它们使得能够在更温和的条件下在受限制的三氟乙烯(TrFE)分压和总压力下但是以高的通过率产生稳定的VDF-TrFE聚合物颗粒的分散体，而具有减少的环境问题。

此外，VDF-TrFE聚合物的胶乳的获得使能够为基于无溶剂方法的涂覆/流延技术开启加工/转化机会，这在此领域吸引了越来越多的关注。

然而，由通过现有技术的水性乳液聚合方法产生的胶乳获得的VDF-TrFE共聚物受制于某些缺陷，值得注意地包括当与例如悬浮聚合的VDF-TrFE共聚物相比时不太有价值的压电、热电、铁电性能。

现在，压电效应、热电效应、或铁电效应的优化要求将铁电相的热力学有序性最大化，以便具有更加结构化的结晶域，递送改进的压电、热电、铁电性能，这与通过乳液聚合获得的结果相冲突。