CN105789431A - 一种压电陶瓷聚合物复合材料的制备方法 - Google Patents
一种压电陶瓷聚合物复合材料的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105789431A CN105789431A CN201610188461.5A CN201610188461A CN105789431A CN 105789431 A CN105789431 A CN 105789431A CN 201610188461 A CN201610188461 A CN 201610188461A CN 105789431 A CN105789431 A CN 105789431A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- polymer
- piezoceramic
- preparation
- thin film
- polymer composite
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Pending
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 42
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 title claims abstract description 38
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 title claims abstract description 27
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 24
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 26
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 claims description 19
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 claims description 19
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 claims description 15
- FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylacetamide Chemical compound CN(C)C(C)=O FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims description 14
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 claims description 13
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 12
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims description 10
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 10
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 9
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 7
- MHABMANUFPZXEB-UHFFFAOYSA-N O-demethyl-aloesaponarin I Natural products O=C1C2=CC=CC(O)=C2C(=O)C2=C1C=C(O)C(C(O)=O)=C2C MHABMANUFPZXEB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229940113088 dimethylacetamide Drugs 0.000 claims description 4
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 4
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 claims description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 abstract description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 4
- 238000007731 hot pressing Methods 0.000 abstract description 2
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 abstract 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 238000007766 curtain coating Methods 0.000 description 3
- 229910052573 porcelain Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 206010054949 Metaplasia Diseases 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000002305 electric material Substances 0.000 description 1
- 230000015689 metaplastic ossification Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- H10N30/01—Manufacture or treatment
- H10N30/09—Forming piezoelectric or electrostrictive materials
- H10N30/092—Forming composite materials
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
本发明涉及压电陶瓷聚合物复合材料，特指一种压电陶瓷聚合物复合材料的制备方法。将一层导电聚合物层夹在两层压电材料层中间，然后通过热压形成一体化结构的压电陶瓷聚合物复合材料。所述的导电聚合物层的材料为导电颗粒聚合物复合材料，所述的压电材料层的材料为0‑3型压电陶瓷聚合物复合材料，引入导电聚合物层可以在不影响0‑3型复合材料压电性能的同时改善其柔韧性。本发明压电陶瓷聚合物复合材料制备工艺简单，成本低廉，可制备出综合性能优异的压电陶瓷聚合物复合压电材料，可制备大尺寸压电复合薄膜，有望应用于压电触控板，实现产业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及压电陶瓷聚合物复合材料，特指一种压电陶瓷聚合物复合材料的制备方法。
背景技术
压电陶瓷聚合物复合材料是一种由压电陶瓷相(如PZT)和高分子聚合物(如PVDF)通过复合工艺而构成的新型材料。压电陶瓷材料具有压电性能优良、介电损耗低和机电耦合系数大等优点，但其成硬而脆，不易成型加工，耐冲击性能差。而压电聚合物虽然具有密度低、柔韧性好，可制备成大而均匀的薄膜，但其压电性能差。在目前的压电复合材料体系中，0-3型压电复合材料中压电颗粒之间被有机聚合物相充满,陶瓷颗粒连通性较差，且介电常数相差较大，导致其陶瓷相极化困难；同时两相间力学性能的差异导致其两相间力的传导较为困难；最终导致复合材料压电性能较差。目前文献中报道的提高复合材料压电性能的方式主要是两种：(1)提高陶瓷相的体积分数，当陶瓷相体积分数超过80％时，压电性能有大幅提高，压电应变常数d33可超过90pC/N，但是陶瓷相体积分数过高会导致复合材料韧性较差。(2)加入第三相导电/半导化材料，目的是提高陶瓷相的极化性能，但往往提高有限，同时第三相导电材料加入过多会导致如损耗过大等一些负面影响。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述技术存在的缺点，提供一种压电陶瓷聚合物复合压电材料制备方法，利用两层压电材料层将导电聚合物层夹在中间通过热压形成一体化结构，解决陶瓷相高体积分数下压电陶瓷聚合物复合压电材料韧性差的问题。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：将导电颗粒聚合物材料夹在两层0-3型压电陶瓷聚合物材料之间，通过热压成型形成一体化结构的压电陶瓷聚合物复合材料。
其制备过程包括：
(1)将有机聚合物PVDF和有机溶剂N,N-二甲基乙酰胺混合，待混合均匀之后再加入导电镍酸镧颗粒，充分混合搅拌后倒入流延装置中，刮平烘干制得薄膜，薄膜在平板硫化机上热压成型制成导电颗粒聚合物材料。
所述有机聚合物PVDF与有机溶剂N,N-二甲基乙酰胺的质量比为1:10。
所述导电镍酸镧颗粒的大小为2～5um；导电镍酸镧颗粒占PVDF与导电镍酸镧颗粒质量之和的50～70％。
所述薄膜的厚度为0.1～0.5mm。
所述热压成型的温度为150～170℃，时间为24小时。
(2)将有机聚合物PVDF和有机溶剂N,N-二甲基乙酰胺混合，待混合均匀之后加入锆钛酸铅镧陶瓷粉，电动搅拌后倒入流延装置中，刮平烘干制得薄膜，薄膜在平板硫化机上热压成型制备成0-3型压电陶瓷聚合物压电材料。
所述有机聚合物PVDF与有机溶剂N,N-二甲基乙酰胺的质量比为1:10。
所述锆钛酸铅镧陶瓷粉为200～500目，锆钛酸铅镧陶瓷粉占PVDF与锆钛酸铅镧陶瓷粉质量之和的50～70％。
所述薄膜的厚度为0.1～0.9mm。
所述热压成型的温度为150～170℃，时间为24小时。
(3)将一层导电颗粒聚合材料夹入两层0-3型压电陶瓷聚合物压电复合材料中，在平板硫化机上170～180℃热压成型12小时制备成最终的压电陶瓷聚合物复合材料。
相比现有技术，本发明利用两层压电材料层将导电聚合物层夹在中间通过热压形成一体化结构，可获得的有益效果是：陶瓷相高体积分数下的0-3型压电陶瓷聚合物复合压电材料有较好的压电性能但其柔韧性较差，引入导电聚合物层可以在不影响0-3型复合材料压电性能的同时改善其柔韧性。本发明压电陶瓷聚合物复合材料制备工艺简单，成本低廉，可制备出综合性能优异的压电陶瓷聚合物复合压电材料，可制备大尺寸压电复合薄膜，有望应用于压电触控板，实现产业化生产。
具体实施方式
为了进一步说明本发明的目的，下面将结合实施例对本发明作进一步详述，所有实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
实施例1：
(1)将有机聚合物PVDF和有机溶剂N,N-二甲基乙酰胺质量比1:10混合，待混合均匀之后再加入2～3um的质量比60％导电镍酸镧颗粒，充分混合搅拌后倒入流延装置中，刮平烘干制得厚度为0.1～0.2mm的薄膜，薄膜在平板硫化机上经160℃热压成型24小时制备成导电颗粒聚合物复合材料。
(2)将有机聚合物PVDF和有机溶剂N,N-二甲基乙酰胺质量比1:10混合，待混合均匀之后加入质量比60％300目的锆钛酸铅镧陶瓷粉，电动搅拌后倒入流延装置中，刮平烘干制得厚度为0.2～0.4mm的薄膜，薄膜在平板硫化机上经160℃热压成型24小时制备成0-3型压电陶瓷聚合物压电复合材料。
(3)将一层导电颗粒聚合材料夹入两层0-3型压电陶瓷聚合物压电复合材料中，在平板硫化机上经175℃热压成型24小时制备成最终的压电陶瓷聚合物复合材料。
实施例2
(1)将有机聚合物PVDF和有机溶剂N,N-二甲基乙酰胺质量比1:10混合，待混合均匀之后再加入质量比70％3～4um导电镍酸镧颗粒，充分混合搅拌后倒入流延装置中，刮平烘干制得厚度为0.2～0.3mm的薄膜，薄膜在平板硫化机上经170℃热压成型24小时制备成导电颗粒聚合物材料。
(2)将有机聚合物PVDF和有机溶剂N,N-二甲基乙酰胺质量比1:10混合，待混合均匀之后加入质量比70％200目的锆钛酸铅镧陶瓷粉，电动搅拌后倒入流延装置中，刮平烘干制得厚度为0.1～0.3mm的薄膜，薄膜在平板硫化机上经170℃热压成型24小时制备成0-3型压电陶瓷聚合物压电材料。
(3)将一层导电颗粒聚合材料夹入两层0-3型压电陶瓷聚合物压电复合材料中，在平板硫化机上经180℃热压成型24小时制备成最终的压电陶瓷聚合物复合材料。
实施例3
(1)将有机聚合物PVDF和有机溶剂N,N-二甲基乙酰胺质量比1:10混合，待混合均匀之后再加入质量比50％4～5um的导电镍酸镧颗粒，充分混合搅拌后倒入流延装置中，刮平烘干制得厚度为0.4～0.5mm的薄膜，薄膜在平板硫化机上经150℃热压成型24小时制备成导电颗粒聚合物材料。
(2)将有机聚合物PVDF和有机溶剂N,N-二甲基乙酰胺质量比1:10混合，待混合均匀之后加入质量比50％500目的锆钛酸铅镧陶瓷粉，电动搅拌后倒入流延装置中，刮平烘干制得厚度为0.6～0.9mm的薄膜，薄膜在平板硫化机上经150℃热压成型24小时制备成0-3型压电陶瓷聚合物压电复合材料。
(3)将一层导电颗粒聚合材料夹入两层0-3型压电陶瓷聚合物压电复合材料中，在平板硫化机上经170℃热压成型12小时制备成最终的压电陶瓷聚合物复合材料。
Claims (5)
1.一种压电陶瓷聚合物复合材料的制备方法，其特征在于：将一层导电颗粒聚合材料夹入两层0-3型压电陶瓷聚合物压电复合材料中，在平板硫化机上170～180℃热压成型12小时制备成最终的压电陶瓷聚合物复合材料。
2.如权利要求1所述的一种压电陶瓷聚合物复合材料的制备方法，其特征在于所述导电颗粒聚合物材料的制备方法如下：将有机聚合物PVDF和有机溶剂N,N-二甲基乙酰胺混合，待混合均匀之后再加入导电镍酸镧颗粒，充分混合搅拌后倒入流延装置中，刮平烘干制得薄膜，薄膜在平板硫化机上热压成型制成导电颗粒聚合物材料。
3.如权利要求2所述的一种压电陶瓷聚合物复合材料的制备方法，其特征在于：所述有机聚合物PVDF与有机溶剂N,N-二甲基乙酰胺的质量比为1:10；所述导电镍酸镧颗粒的大小为2～5um；导电镍酸镧颗粒占PVDF与导电镍酸镧颗粒质量之和的50～70％；所述薄膜的厚度为0.1～0.5mm；所述热压成型的温度为150～170℃，时间为24小时。
4.如权利要求1所述的一种压电陶瓷聚合物复合材料的制备方法，其特征在于所述0-3型压电陶瓷聚合物压电材料的制备方法如下：将有机聚合物PVDF和有机溶剂N,N-二甲基乙酰胺混合，待混合均匀之后加入锆钛酸铅镧陶瓷粉，电动搅拌后倒入流延装置中，刮平烘干制得薄膜，薄膜在平板硫化机上热压成型制备成0-3型压电陶瓷聚合物压电材料。
5.如权利要求4所述的一种压电陶瓷聚合物复合材料的制备方法，其特征在于：所述有机聚合物PVDF与有机溶剂N,N-二甲基乙酰胺的质量比为1:10；所述锆钛酸铅镧陶瓷粉为200～500目，锆钛酸铅镧陶瓷粉占PVDF与锆钛酸铅镧陶瓷粉质量之和的50～70％；所述薄膜的厚度为0.1～0.9mm；所述热压成型的温度为150～170℃，时间为24小时。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610188461.5A CN105789431A (zh) | 2016-03-29 | 2016-03-29 | 一种压电陶瓷聚合物复合材料的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610188461.5A CN105789431A (zh) | 2016-03-29 | 2016-03-29 | 一种压电陶瓷聚合物复合材料的制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105789431A true CN105789431A (zh) | 2016-07-20 |
Family
ID=56391267
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610188461.5A Pending CN105789431A (zh) | 2016-03-29 | 2016-03-29 | 一种压电陶瓷聚合物复合材料的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105789431A (zh) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107086268A (zh) * | 2017-04-19 | 2017-08-22 | 成都新柯力化工科技有限公司 | 一种机器人柔性触感控制材料的制备方法 |
| CN107123731A (zh) * | 2017-04-25 | 2017-09-01 | 成都新柯力化工科技有限公司 | 一种通过收集噪音发电的压电陶瓷片及制备方法 |
| CN109004085A (zh) * | 2018-06-29 | 2018-12-14 | 上海材料研究所 | 一种0-3型压电复合材料及其制备方法 |
| CN109177421A (zh) * | 2018-08-13 | 2019-01-11 | 江苏三强复合材料有限公司 | 压电阻尼材料的制备方法及其应用 |
| CN109499496A (zh) * | 2018-12-29 | 2019-03-22 | 电子科技大学 | 一种柔性pzt/pvdf复合压电气凝胶材料及其制备方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN204441337U (zh) * | 2015-03-16 | 2015-07-01 | 苏州攀特电陶科技股份有限公司 | 压电陶瓷聚合物复合材料结构 |
| CN104795488A (zh) * | 2015-03-16 | 2015-07-22 | 苏州攀特电陶科技股份有限公司 | 高陶瓷含量压电陶瓷聚合物复合材料及其制备方法 |
| CN204936362U (zh) * | 2015-07-31 | 2016-01-06 | 苏州攀特电陶科技股份有限公司 | 压电陶瓷聚合物复合材料结构 |
-
2016
- 2016-03-29 CN CN201610188461.5A patent/CN105789431A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN204441337U (zh) * | 2015-03-16 | 2015-07-01 | 苏州攀特电陶科技股份有限公司 | 压电陶瓷聚合物复合材料结构 |
| CN104795488A (zh) * | 2015-03-16 | 2015-07-22 | 苏州攀特电陶科技股份有限公司 | 高陶瓷含量压电陶瓷聚合物复合材料及其制备方法 |
| CN204936362U (zh) * | 2015-07-31 | 2016-01-06 | 苏州攀特电陶科技股份有限公司 | 压电陶瓷聚合物复合材料结构 |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107086268A (zh) * | 2017-04-19 | 2017-08-22 | 成都新柯力化工科技有限公司 | 一种机器人柔性触感控制材料的制备方法 |
| CN107086268B (zh) * | 2017-04-19 | 2019-08-02 | 成都新柯力化工科技有限公司 | 一种机器人柔性触感控制材料的制备方法 |
| CN107123731A (zh) * | 2017-04-25 | 2017-09-01 | 成都新柯力化工科技有限公司 | 一种通过收集噪音发电的压电陶瓷片及制备方法 |
| CN107123731B (zh) * | 2017-04-25 | 2019-06-07 | 成都新柯力化工科技有限公司 | 一种通过收集噪音发电的压电陶瓷片及制备方法 |
| CN109004085A (zh) * | 2018-06-29 | 2018-12-14 | 上海材料研究所 | 一种0-3型压电复合材料及其制备方法 |
| CN109177421A (zh) * | 2018-08-13 | 2019-01-11 | 江苏三强复合材料有限公司 | 压电阻尼材料的制备方法及其应用 |
| CN109177421B (zh) * | 2018-08-13 | 2021-01-01 | 江苏三强复合材料有限公司 | 压电阻尼材料的制备方法及其应用 |
| CN109499496A (zh) * | 2018-12-29 | 2019-03-22 | 电子科技大学 | 一种柔性pzt/pvdf复合压电气凝胶材料及其制备方法 |
| CN109499496B (zh) * | 2018-12-29 | 2021-07-02 | 电子科技大学 | 一种柔性pzt/pvdf复合压电气凝胶材料及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105789431A (zh) | 一种压电陶瓷聚合物复合材料的制备方法 | |
| Yousry et al. | Mechanisms for enhancing polarization orientation and piezoelectric parameters of PVDF nanofibers | |
| Yu et al. | Nanocomposites of surface‐modified BaTiO3 nanoparticles filled ferroelectric polymer with enhanced energy density | |
| CN104795488B (zh) | 高陶瓷含量压电陶瓷聚合物复合材料及其制备方法 | |
| CN101714453B (zh) | 薄膜电容器 | |
| CN104496491B (zh) | 压电复合材料及其制备方法 | |
| WO2012081403A1 (ja) | 高分子複合圧電体およびその製造方法 | |
| Lin et al. | Thermally stable poly (vinylidene fluoride) for high-performance printable piezoelectric devices | |
| Ponnamma et al. | Ceramic-based polymer nanocomposites as piezoelectric materials | |
| KR100707949B1 (ko) | Ｏ-3형 압전 복합체를 이용한 필름스피커 및 그 제조 방법 | |
| CN109478592B (zh) | 压电体材料用填料、复合压电体材料和复合压电体元件、复合压电体材料用填料和铌酸碱金属化合物的制造方法 | |
| Xu et al. | Piezoelectric properties of a pioneering 3‐1 type PZT/epoxy composites based on freeze‐casting processing | |
| Banerjee et al. | Piezoelectric and dielectric characterization of corona and contact poled PZT-epoxy-MWCNT bulk composites | |
| Tolvanen et al. | Piezoelectric flexible LCP–PZT composites for sensor applications at elevated temperatures | |
| CN204936362U (zh) | 压电陶瓷聚合物复合材料结构 | |
| CN204441337U (zh) | 压电陶瓷聚合物复合材料结构 | |
| Zhang et al. | Dielectric response and percolation behavior of Ni–P (VDF–TrFE) nanocomposites | |
| CN1176992C (zh) | 磁电性聚偏氟乙烯/锆钛酸铅/铽镝铁薄片复合材料及制备 | |
| Vyas et al. | Study of dielectric and piezoelectric properties of CNT reinforced PZT-PVA 0-3 composite | |
| CN105185899A (zh) | 压电陶瓷聚合物复合材料的制备方法 | |
| CN101531489B (zh) | 纳米碳黑/纳米锆钛酸铅/水泥压电复合材料及其制备方法 | |
| Manuspiya et al. | Polybenzoxazine-based composites for increased dielectric constant | |
| Wang et al. | Nano-graphite controlling properties of novel composites with damping-absorption functions and storage-loss behaviors: Nano-graphite/PZT-PMN-PNN/RTV | |
| KR20200137318A (ko) | 신규한 구조의 압전 복합체, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 압전 소자의 제조방법 및 압전 소자 | |
| CN1235833C (zh) | 压电陶瓷与聚合物压电复合材料的制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20160720 |