TWI687450B - 高分子壓電膜及其製造方法 - Google Patents

高分子壓電膜及其製造方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI687450B
TWI687450B TW105103644A TW105103644A TWI687450B TW I687450 B TWI687450 B TW I687450B TW 105103644 A TW105103644 A TW 105103644A TW 105103644 A TW105103644 A TW 105103644A TW I687450 B TWI687450 B TW I687450B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
piezoelectric film
polymer
phase difference
polymer piezoelectric
film
Prior art date
Application number
TW105103644A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201638141A (zh
Inventor
佐藤圭祐
大西克己
津嶋敬章
谷本一洋
北河敏久
Original Assignee
日商三井化學股份有限公司
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 日商三井化學股份有限公司 filed Critical 日商三井化學股份有限公司
Publication of TW201638141A publication Critical patent/TW201638141A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI687450B publication Critical patent/TWI687450B/zh

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80Constructional details
    • H10N30/85Piezoelectric or electrostrictive active materials
    • H10N30/857Macromolecular compositions
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00Use of organic ingredients
    • C08K5/16Nitrogen-containing compounds
    • C08K5/29Compounds containing one or more carbon-to-nitrogen double bonds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L67/00Compositions of polyesters obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L67/04Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids, e.g. lactones
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/01Manufacture or treatment
    • H10N30/09Forming piezoelectric or electrostrictive materials
    • H10N30/098Forming organic materials
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F2500/00Characteristics or properties of obtained polyolefins; Use thereof
    • C08F2500/01High molecular weight, e.g. >800,000 Da.
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N25/00Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
    • G01N25/20Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating the development of heat, i.e. calorimetry, e.g. by measuring specific heat, by measuring thermal conductivity
    • G01N25/48Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating the development of heat, i.e. calorimetry, e.g. by measuring specific heat, by measuring thermal conductivity on solution, sorption, or a chemical reaction not involving combustion or catalytic oxidation
    • G01N25/4846Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating the development of heat, i.e. calorimetry, e.g. by measuring specific heat, by measuring thermal conductivity on solution, sorption, or a chemical reaction not involving combustion or catalytic oxidation for a motionless, e.g. solid sample
    • G01N25/4866Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating the development of heat, i.e. calorimetry, e.g. by measuring specific heat, by measuring thermal conductivity on solution, sorption, or a chemical reaction not involving combustion or catalytic oxidation for a motionless, e.g. solid sample by using a differential method

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)

Abstract

一種高分子壓電膜,其包含重量平均分子量為5萬~100萬的具有光學活性的螺旋手性高分子(A),藉由DSC法所獲得的結晶度為20%~80%,將藉由微波透過型分子配向計所測定的基準厚度設為50 μm時的標準化分子配向MORc為3.5~15.0,且於將與相位差條紋平行的方向設為方向X,將與所述方向X正交且與膜的主面平行的方向設為方向Y,藉由評價法A對所述相位差條紋進行評價時,於所述方向Y的每1000 mm長度中,評價值60以上的相位差條紋為0個,評價值20以上的相位差條紋的評價值的總和為1000以下。

Description

高分子壓電膜及其製造方法
本發明是有關於一種高分子壓電膜及其製造方法。
作為壓電材料,先前大多使用作為陶瓷材料的PZT(PbZrO3-PbTiO3系固溶體)。但是,因PZT含有鉛,故目前已開始使用環境負荷低、且富有柔軟性的高分子壓電材料(高分子壓電膜)作為壓電材料。
目前已知的高分子壓電材料是以尼龍11、聚氟乙烯、聚氯乙烯、聚脲、聚偏二氟乙烯(β型)(Polyvinylidene difluoride,PVDF)、偏二氟乙烯-三氟乙烯共聚物(P(VDF-TrFE))(75/25)等為代表的極化(poling)型高分子。
近年來,除所述高分子壓電材料以外,正著眼於使用聚乳酸等具有光學活性的高分子。已知聚乳酸系高分子僅藉由機械式的延伸操作來顯現壓電性。
具有光學活性的高分子之中,如聚乳酸般的高分子結晶的壓電性起因於螺旋軸方向上所存在的C=O鍵的永久偶極。尤其,聚乳酸的側鏈相對於主鏈的體積分率小、單位體積的永久偶極的比例大,於具有螺旋手性的高分子之中,可以說是理想的高分子。 已知僅藉由延伸處理來顯現壓電性的聚乳酸不需要極化處理,壓電率經過幾年不會減少。
如以上般,聚乳酸存在各種壓電特性,因此報告有使用各種聚乳酸的高分子壓電材料(例如,參照專利文獻1~專利文獻3)。
專利文獻1 日本專利特開平5-152638號公報
專利文獻2 日本專利特開2005-213376號公報
專利文獻3 日本專利特開2014-086703號公報
然而,高分子壓電膜為了使壓電性顯現,必須使分子鏈於一個方向上進行配向,例如,於專利文獻3中記載有藉由於縱向上進行延伸而於延伸方向上配向有分子鏈的單軸延伸膜。此種單軸延伸膜在與延伸方向(分子鏈進行配向的方向)平行的方向上容易產生條紋(相位差條紋)。
進而,於製成如專利文獻3中所記載般的單軸延伸膜的情況下,存在容易在與延伸方向平行的方向上裂開,對於特定方向的撕裂強度低這一問題。以下,亦將對於特定方向的撕裂強度稱為「縱裂強度」。
此處,為了獲得容易緩和條紋且縱裂強度高的高分子壓電膜,通常只要提高縱向、橫向的倍率,並使縱橫向的倍率接近相同程度來進行延伸即可。但是,於使縱橫向的倍率接近相同程 度來進行延伸的情況下,分子鏈的配向性下降,且高分子壓電膜的壓電性下降。
另一方面,本發明者等人進行努力研究的結果,發現藉由減少相位差條紋,可獲得維持壓電性且縱裂強度優異的高分子壓電膜,從而完成本發明。
本發明的目的在於提供一種相位差條紋減少,並且維持壓電性且縱裂強度優異的高分子壓電膜及其製造方法。
用以達成所述課題的具體手段例如如下所述。
<1>一種高分子壓電膜,其包含重量平均分子量為5萬~100萬的具有光學活性的螺旋手性高分子(A),藉由示差掃描熱量(Differential Scanning Calorimetry,DSC)法所獲得的結晶度為20%~80%,將藉由微波透過型分子配向計所測定的基準厚度設為50μm時的標準化分子配向MORc為3.5~15.0,且於將與相位差條紋平行的方向設為方向X,將與所述方向X正交且與膜的主面平行的方向設為方向Y,藉由下述評價法A對所述相位差條紋進行評價時,於所述方向Y的每1000mm長度中,評價值60以上的相位差條紋為0個,評價值20以上的相位差條紋的評價值的總和為1000以下;評價法A:(a)對於方向Y以0.143mm為間隔獲取膜的面內相位差資料而獲得面內相位差分佈; (b)對所獲得的面內相位差分佈進行高速傅里葉轉換,以0.273/mm為截止頻率將低頻成分去除後進行逆傅里葉轉換;(c)對於進行了逆傅里葉轉換後的面內相位差分佈,計算相鄰兩點的斜度而轉換為斜度分佈;(d)將自所獲得的斜度分佈的谷的底點至與所述谷鄰接的山的頂點為止的高度設為相位差條紋的評價值。
<2>如<1>所述的高分子壓電膜,其中於藉由所述評價法A進行評價時,於所述方向Y的每1000mm長度中,評價值40以上的相位差條紋為0個,評價值20以上的相位差條紋的評價值的總和為200以下。
<3>如<1>或<2>所述的高分子壓電膜,其中於藉由所述評價法A進行評價時,於所述方向Y的每1000mm長度中,評價值20以上的相位差條紋為0個,評價值20以上的相位差條紋的評價值的總和為0。
<4>如<1>至<3>中任一項所述的高分子壓電膜,其中相對於可見光線的內部霧度為50%以下,且於25℃下藉由應力-電荷法所測定的壓電常數d14為1pC/N以上。
<5>如<1>至<4>中任一項所述的高分子壓電膜,其中相對於可見光線的內部霧度為13%以下。
<6>如<1>至<5>中任一項所述的高分子壓電膜,其中所述螺旋手性高分子(A)為具有包含由下述式(1)所表示的重複單元的主鏈的聚乳酸系高分子。
Figure 105103644-A0305-02-0007-1
<7>如<1>至<6>中任一項所述的高分子壓電膜,其中所述螺旋手性高分子(A)的含量為80質量%以上。
<8>如<1>至<7>中任一項所述的高分子壓電膜,其中所述標準化分子配向MORc與所述結晶度的積為75~700。
<9>如<1>至<8>中任一項所述的高分子壓電膜,其中相對於可見光線的內部霧度為1.0%以下。
<10>如<1>至<9>中任一項所述的高分子壓電膜,其中相對於所述螺旋手性高分子(A)100質量份,含有穩定劑(B)0.01質量份~10質量份,所述穩定劑(B)具有選自由碳二醯亞胺基、環氧基、及異氰酸酯基所組成的群組中的一種以上的官能基且重量平均分子量為200~60000。
<11>一種高分子壓電膜的製造方法,其是製造如<1>至<10>中任一項所述的高分子壓電膜的方法,且包括:於擠出溫度為200℃~230℃的條件下,將包含所述螺旋手性高分子(A)的組成物自唇口前端邊緣半徑為0.001mm~0.100mm的T字模中 擠出而成形為膜狀的步驟;使所成形的膜進行延伸的步驟。
根據本發明,可提供一種相位差條紋減少,並且維持壓電性且縱裂強度優異的高分子壓電膜及其製造方法。
圖1是表示關於比較例1的高分子壓電膜所獲取的膜的面內相位差分佈的圖表。
圖2是表示比較例1的高分子壓電膜的進行逆傅里葉轉換後(低頻成分去除後)的膜的面內相位差分佈的圖表。
圖3是表示比較例1的高分子壓電膜的斜度分佈的圖表。
圖4是表示實施例2的高分子壓電膜的相位差條紋的評價值的圖表。
圖5是表示比較例1的高分子壓電膜的相位差條紋的評價值的圖表。
以下,對本發明的高分子壓電膜的一實施形態進行說明。
於本說明書中,使用「~」所表示的數值範圍是指包含「~」的前後所記載的數值作為下限值及上限值的範圍。
另外,於本說明書中,「膜」是不僅包含通常被稱為「膜」者,亦包含通常被稱為「片」者的概念。
另外,於本說明書中,所謂膜面,是指膜的主面。此處, 所謂「主面」,是指高分子壓電膜的表面之中,面積最大的面。本發明的高分子壓電膜亦可具有兩個以上的主面。例如,於高分子壓電膜分別具有各兩面的10mm×0.3mm見方的面A、3mm×0.3mm見方的面B、及10mm×3mm見方的面C的情況下,該高分子壓電膜的主面為面C,並具有兩個主面。
再者,於本說明書中,所謂「MD方向」,是指膜的移動方向(Machine Direction),所謂「TD方向」,是指與所述MD方向正交、且與膜的主面平行的方向(Transverse Direction)。
<高分子壓電膜>
本發明的一實施形態的高分子壓電膜包含重量平均分子量為5萬~100萬的具有光學活性的螺旋手性高分子(A),藉由DSC法所獲得的結晶度為20%~80%,將藉由微波透過型分子配向計所測定的基準厚度設為50μm時的標準化分子配向MORc為3.5~15.0,且於將與相位差條紋平行的方向設為方向X,將與所述方向X正交且與膜的主面平行的方向設為方向Y,藉由下述評價法A對所述相位差條紋進行評價時,於所述方向Y的每1000mm長度中,評價值60以上的相位差條紋為0個,評價值20以上的相位差條紋的評價值的總和為1000以下;評價法A:(a)對於方向Y以0.143mm為間隔獲取膜的面內相位差資料而獲得面內相位差分佈;(b)對所獲得的面內相位差分佈進行高速傅里葉轉換,以 0.273/mm為截止頻率將低頻成分去除後進行逆傅里葉轉換;(c)對於進行了逆傅里葉轉換後的面內相位差分佈,計算相鄰兩點的斜度而轉換為斜度分佈;(d)將自所獲得的斜度分佈的谷的底點至與所述谷鄰接的山的頂點為止的高度設為相位差條紋的評價值。
藉由將高分子壓電膜設為所述構成,相位差條紋較少,並且維持壓電性且縱裂強度優異。
更詳細而言,於藉由評價法A對相位差條紋進行評價時,於方向Y的每1000mm長度中,評價值60以上的相位差條紋為0個,評價值20以上的相位差條紋的評價值的總和為1000以下,故高分子壓電膜的相位差條紋減少,其結果,可提供一種維持壓電性且縱裂強度優異的高分子壓電膜。
於本說明書中,有時將對於特定方向的撕裂強度下降稱為「縱裂強度下降」,有時將對於特定方向的撕裂強度低的狀態稱為「縱裂強度低」。
另外,於本說明書中,有時將對於特定方向的撕裂強度下降的現象得到抑制稱為「縱裂強度提昇」,有時將對於特定方向的撕裂強度下降的現象得到抑制的狀態稱為「縱裂強度高」或「縱裂強度優異」。
高分子壓電膜包含重量平均分子量(Mw)為5萬~100萬的螺旋手性高分子(A)。藉由螺旋手性高分子(A)的重量平均分子量為5萬以上,將螺旋手性高分子(A)製成成形體時的機 械強度提昇。藉由螺旋手性高分子(A)的重量平均分子量為100萬以下,藉由成形(例如擠出成形)獲得高分子壓電膜時的成形性提昇。
高分子壓電膜的藉由DSC法所獲得的結晶度為20%~80%。因此,高分子壓電膜的壓電性、透明性、及縱裂強度的平衡良好,另外,於使高分子壓電膜進行延伸時,難以產生白化或斷裂而容易製造。
更詳細而言,藉由結晶度為20%以上,而將高分子壓電膜的壓電性維持得高,藉由結晶度為80%以下,而可抑制高分子壓電膜的縱裂強度及透明性下降。
高分子壓電膜的標準化分子配向MORc為3.5~15.0。
藉由標準化分子配向MORc為3.5以上,於延伸方向上排列的具有光學活性的螺旋手性高分子(A)的分子鏈(例如聚乳酸分子鏈)多,其結果,配向結晶的生成率變高,高分子壓電膜可顯現高的壓電性。
藉由標準化分子配向MORc為15.0以下,高分子壓電膜的縱裂強度提昇。
[評價法A]
關於本實施形態的高分子壓電膜,於藉由評價法A對相位差條紋進行評價時,於方向Y的每1000mm長度中,評價值60以上的相位差條紋為0個,評價值20以上的相位差條紋的評價值的總和為1000以下。因此,高分子壓電膜的條紋減少,其結果,維 持壓電性且縱裂強度優異。
以下,關於作為對本實施形態的高分子壓電膜的相位差條紋進行評價的方法的評價法A而進行說明。評價法A是藉由以下的(a)~(d)的順序進行。
(a)對於方向Y以0.143nm為間隔獲取膜的面內相位差資料而獲得面內相位差分佈。
(b)對所獲得的面內相位差分佈進行高速傅里葉轉換,以0.273/mm為截止頻率將低頻成分去除後進行逆傅里葉轉換。
(c)對於進行了逆傅里葉轉換後的面內相位差分佈,計算相鄰兩點的斜度而轉換為斜度分佈。
(d)將自所獲得的斜度分佈的谷的底點至與所述谷鄰接的山的頂點為止的高度設為相位差條紋的評價值。
首先,於所述(a)中,對於與平行於相位差條紋(例如,於膜的移動方向即MD方向上產生的nm級別的微細的條紋狀的凹凸)的方向(方向X,例如MD方向)正交、且與膜的主面平行的方向(方向Y,例如TD方向),以0.143mm為間隔獲取膜的面內相位差資料(相位差量)而獲得面內相位差分佈。膜的面內相位差資料例如可藉由使用Photonic Lattice公司製造的廣域雙折射評價系統「WPA-100」而獲得。再者,膜的面內相位差資料(相位差量)為雙折射率與厚度的積,若假定雙折射率為固定,則相位差量與厚度成比例。
所述(b)中,對藉由所述(a)所獲得的面內相位差分 佈進行高速傅里葉轉換,以0.273/mm為截止頻率將低頻成分去除後進行逆傅里葉轉換。此處,面內相位差分佈的高頻成分起因於膜的相位差條紋,面內相位差分佈的低頻成分起因於膜的厚度不均(起伏)。因此,藉由將面內相位差分佈的低頻成分去除,而可將起因於膜的相位差條紋的高頻成分取出。
其次,於所述(c)中,對於進行了逆傅里葉轉換後的面內相位差分佈,計算相鄰兩點的斜度而轉換為斜度分佈。而且,於所述(d)中,求出自所獲得的斜度分佈的谷的底點至與所述谷鄰接的山的頂點為止的高度,並將該高度設為相位差條紋的評價值。該相位差條紋的評價值與相位差條紋的強度相對應,數值越高越產生更加顯著的相位差條紋,因此較佳為數值低。進而,方向Y的每1000mm長度中的相位差條紋的評價值的總和與膜表面中的相位差條紋所帶來的影響相對應,數值越高越於更廣的範圍內產生相位差條紋,或者產生許多顯著的相位差條紋,因此較佳為數值低。
關於本實施形態的高分子壓電膜,於藉由評價法A對相位差條紋進行評價時,較佳為於方向Y的每1000mm長度中,評價值40以上的相位差條紋為0個,評價值20以上的相位差條紋的評價值的總和為200以下,更佳為評價值20以上的相位差條紋為0個,評價值20以上的相位差條紋的評價值的總和為0。藉此,高分子壓電膜的相位差條紋進一步減少,其結果,更佳地維持壓電性且縱裂強度更優異。
再者,所述評價法A中,將換算為方向Y的每1000mm長度時的相位差條紋及相位差條紋的總和作為評價對象,方向Y的長度小於1000mm或者方向Y的長度超過1000mm的高分子壓電膜中,分別將評價值60以上的相位差條紋的個數及評價值20以上的相位差條紋的評價值的總和換算為方向Y的每1000mm長度中的值而進行評價。例如,方向Y的長度為500mm的高分子壓電膜中,將所求出的評價值60以上的相位差條紋的個數及評價值20以上的相位差條紋的評價值的總和分別變為兩倍,藉此換算為方向Y的每1000mm長度中的值。
[具有光學活性的螺旋手性高分子(A)]
所謂具有光學活性的螺旋手性高分子(A)(以下,亦稱為「螺旋手性高分子(A)」),是指分子結構為螺旋結構的具有分子光學活性的重量平均分子量為5萬~100萬的高分子。
作為螺旋手性高分子(A),例如可列舉:多肽、纖維素、纖維素衍生物、聚乳酸系高分子、聚環氧丙烷、聚(β-羥基丁酸)等。作為所述多肽,例如可列舉:聚(戊二酸γ-苄基)、聚(戊二酸γ-甲基)等。作為所述纖維素衍生物,例如可列舉:乙酸纖維素、氰基乙基纖維素等。
就提昇高分子壓電膜的壓電性的觀點而言,螺旋手性高分子(A)的光學純度較佳為95.00%ee以上,更佳為97.00%ee以上,進而更佳為99.00%ee以上,特佳為99.99%ee以上。理想的是100.00%ee。可認為藉由將螺旋手性高分子(A)的光學純度設 為所述範圍,顯現壓電性的高分子結晶的堆積性變高,其結果,壓電性變高。
於本實施形態中,螺旋手性高分子(A)的光學純度是藉由下述式所算出的值。
光學純度(%ee)=100×|L體量-D體量|/(L體量+D體量)
即,將『「螺旋手性高分子(A)的L體的量[質量%]與螺旋手性高分子(A)的D體的量[質量%]的量差(絕對值)」除以(相除)「螺旋手性高分子(A)的L體的量[質量%]與螺旋手性高分子(A)的D體的量[質量%]的合計量」所得的數值』乘以(相乘)『100』所得的值設為光學純度。
再者,螺旋手性高分子(A)的L體的量[質量%]與螺旋手性高分子(A)的D體的量[質量%]使用藉由利用高速液相層析法(High Performance Liquid Chromatography,HPLC)的方法所獲得的值。具體的測定的詳細情況將後述。
以上的螺旋手性高分子(A)之中,就提高光學純度、提昇壓電性的觀點而言,較佳為具有包含由下述式(1)所表示的重複單元的主鏈的高分子。
[化2]
Figure 105103644-A0305-02-0016-2
作為將由所述式(1)所表示的重複單元作為主鏈的化合物,可列舉聚乳酸系高分子。其中,較佳為聚乳酸,最佳為L-乳酸的均聚物(聚左旋乳酸(Poly-L-Lactic-Acid,PLLA))或D-乳酸的均聚物(聚右旋乳酸(Poly-D-Lactic-Acid,PDLA))。
所述聚乳酸系高分子是指「聚乳酸」、「L-乳酸或D-乳酸與可進行共聚的多官能性化合物的共聚物」、或兩者的混合物。已知所述「聚乳酸」是乳酸藉由酯鍵而進行聚合、且長長地連接而成的高分子,可藉由經由乳酸交酯(lactide)的乳酸交酯法,及於溶媒中且在減壓下對乳酸進行加熱,一面去除水一面進行聚合的直接聚合法等來製造。作為所述「聚乳酸」,可列舉:L-乳酸的均聚物、D-乳酸的均聚物、包含L-乳酸及D-乳酸的至少一者的聚合體的嵌段共聚物、包含L-乳酸及D-乳酸的至少一者的聚合體的接枝共聚物。
作為所述「可進行共聚的多官能性化合物」,可列舉:乙醇酸、二甲基乙醇酸、3-羥基丁酸、4-羥基丁酸、2-羥基丙酸、3-羥基丙酸、2-羥基戊酸、3-羥基戊酸、4-羥基戊酸、5-羥基戊酸、2-羥基己酸、3-羥基己酸、4-羥基己酸、5-羥基己酸、6-羥基己酸、 6-羥基甲基己酸、苦杏仁酸等羥基羧酸,乙交酯(glycolide)、β-甲基-δ-戊內酯、γ-戊內酯、ε-己內酯等環狀酯,草酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、壬二酸、癸二酸、十一烷二酸、十二烷二酸、對苯二甲酸等多元羧酸及該些多元羧酸的酐,乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、2,3-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、1,9-壬二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、新戊二醇、四亞甲基二醇、1,4-己烷二甲醇等多元醇,纖維素等多糖類,α-胺基酸等胺基羧酸等。
作為所述「可進行共聚的多官能性化合物」,例如可列舉國際公開第2013/054918號手冊的段落0028中所記載的化合物。
作為所述「L-乳酸或D-乳酸與可進行共聚的多官能性化合物的共聚物」,可列舉具有可生成螺旋結晶的聚乳酸序列的嵌段共聚物或接枝共聚物。
另外,螺旋手性高分子(A)中的源自共聚物成分的結構的濃度較佳為20mol%以下。例如於螺旋手性高分子(A)為聚乳酸系高分子時,相對於聚乳酸系高分子中的源自乳酸的結構與源自可與乳酸進行共聚的化合物(共聚物成分)的結構的莫耳數的合計,所述共聚物成分較佳為20mol%以下。
螺旋手性高分子(A)(例如聚乳酸系高分子)例如可藉由如下方法等來製造:日本專利特開昭59-096123號公報、及日本專利特開平7-033861號公報中所記載的使乳酸直接進行脫水縮合來獲得光學活性高分子的方法,或美國專利2,668,182號及美國 專利4,057,357號等中所記載的使用作為乳酸的環狀二聚體的乳酸交酯進行開環聚合的方法。
進而,為了將藉由所述各製造方法所獲得的螺旋手性高分子(A)(例如聚乳酸系高分子)的光學純度設為95.00%ee以上,例如於利用乳酸交酯法製造聚乳酸時,較佳為使藉由晶析操作而將光學純度提昇至95.00%ee以上的光學純度的乳酸交酯進行聚合。
(螺旋手性高分子(A)的重量平均分子量)
本實施形態中所使用的螺旋手性高分子(A)的重量平均分子量(Mw)為5萬~100萬。
藉由螺旋手性高分子(A)的重量平均分子量為5萬以上,將螺旋手性高分子(A)製成成形體時的機械強度提昇。就進一步提昇製成成形體時的機械強度的觀點而言,螺旋手性高分子(A)的重量平均分子量較佳為10萬以上,更佳為15萬以上。
另一方面,藉由螺旋手性高分子(A)的重量平均分子量為100萬以下,藉由成形(例如擠出成形)來獲得高分子壓電膜時的成形性提昇。就進一步提昇獲得高分子壓電膜時的成形性的觀點而言,螺旋手性高分子(A)的重量平均分子量較佳為80萬以下,更佳為30萬以下。
另外,就高分子壓電膜的強度的觀點而言,螺旋手性高分子(A)的分子量分佈(Mw/Mn)較佳為1.1~5,更佳為1.2~4。進而更佳為1.4~3。再者,螺旋手性高分子(A)(例如聚乳酸系高分子)的重量平均分子量Mw與分子量分佈(Mw/Mn)是使 用凝膠滲透層析儀(Gel Permeation Chromatograph,GPC),藉由下述GPC測定方法來測定。
-GPC測定裝置-
沃特世(Waters)公司製造的GPC-100
-管柱-
昭和電工公司製造的索得克斯(Shodex)LF-804
-樣品的製備-
於40℃下使螺旋手性高分子(A)溶解於溶媒(例如氯仿)中,而準備濃度為1mg/mL的樣品溶液。
-測定條件-
以溶媒[氯仿]、溫度40℃、1mL/min的流速將樣品溶液0.1mL導入至管柱中。
利用示差折射計來測定藉由管柱而分離的樣品溶液中的樣品濃度。利用聚苯乙烯標準試樣製作通用校準曲線,並算出螺旋手性高分子(A)的重量平均分子量(Mw)及分子量分佈(Mw/Mn)。
作為螺旋手性高分子(A)的例子的聚乳酸系高分子亦可使用市售的聚乳酸。作為市售的聚乳酸,例如可列舉:普拉克(PURAC)公司製造的普拉索伯(PURASORB)(PD、PL)、三井化學公司製造的LACEA(H-100、H-400)、萘琪沃克有限責任公司(NatureWorks LLC)製造的英吉爾TM生物聚合物(IngeoTM biopolymer)等。
於使用聚乳酸系高分子作為螺旋手性高分子(A)時,為了將聚乳酸系高分子的重量平均分子量(Mw)設為5萬以上,較佳為藉由乳酸交酯法、或直接聚合法來製造螺旋手性高分子(A)。
本實施形態的高分子壓電膜可僅包含一種已述的螺旋手性高分子(A),亦可包含兩種以上。
關於本實施形態的高分子壓電膜,螺旋手性高分子(A)的含量(兩種以上的情況下為總含量;以下相同)並無特別限制,但相對於高分子壓電膜總質量,較佳為80質量%以上。
藉由所述含量為80質量%以上,而存在壓電常數進一步變大的傾向。
[穩定劑(B)]
本實施形態的高分子壓電膜亦可含有具有選自由碳二醯亞胺基、環氧基、及異氰酸酯基所組成的群組中的至少一種官能基,且重量平均分子量為200~60000的化合物作為穩定劑(B)。藉此,可進一步提昇高分子壓電膜的耐濕熱性。
進而,作為穩定劑(B),高分子壓電膜較佳為於一分子內具有選自由碳二醯亞胺基、環氧基、及異氰酸酯基所組成的群組中的至少一種官能基。
關於穩定劑(B),可使用國際公開第2013/054918號的段落0039~段落0055中所記載的「穩定劑(B)」。
作為可用作穩定劑(B)的一分子中含有碳二醯亞胺基的化合物(碳二醯亞胺化合物),可列舉:單碳二醯亞胺化合物、聚 碳二醯亞胺化合物、環狀碳二醯亞胺化合物。
作為單碳二醯亞胺化合物,適宜的是二環己基碳二醯亞胺、雙-2,6-二異丙基苯基碳二醯亞胺等。
另外,作為聚碳二醯亞胺化合物,可使用藉由各種方法所製造者。可使用藉由先前的聚碳二醯亞胺的製造方法(例如美國專利第2941956號說明書、日本專利特公昭47-33279號公報、「有機化學期刊(J.Org.Chem.)」28,2069-2075(1963)、「化學評論(Chemical Review)」1981,Vol.81 No.4、p619-621)所製造者。具體而言,亦可使用日本專利4084953號公報中所記載的碳二醯亞胺化合物。
作為聚碳二醯亞胺化合物,可列舉:聚(4,4'-二環己基甲烷碳二醯亞胺)、聚(N,N'-二-2,6-二異丙基苯基碳二醯亞胺)、聚(1,3,5-三異丙基伸苯基-2,4-碳二醯亞胺)等。
環狀碳二醯亞胺化合物可根據日本專利特開2011-256337號公報中所記載的方法等來合成。
作為碳二醯亞胺化合物,亦可使用市售品,例如可列舉:東京化成公司製造的B2756(商品名),日清紡化學公司製造的卡保迪萊(Carbodilite)LA-1,萊茵化學(Rhein Chemie)公司製造的斯塔巴賽諾(Stabaxol)P、Stabaxol P400、Stabaxol I(均為商品名)等。
作為可用作穩定劑(B)的一分子中含有異氰酸酯基的化合物(異氰酸酯化合物),可列舉:異氰酸3-(三乙氧基矽烷基)丙 酯、2,4-甲苯二異氰酸酯、2,6-甲苯二異氰酸酯、間苯二異氰酸酯、對苯二異氰酸酯、4,4'-二苯基甲烷二異氰酸酯、2,4'-二苯基甲烷二異氰酸酯、2,2'-二苯基甲烷二異氰酸酯、伸二甲苯基二異氰酸酯、氫化伸二甲苯基二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯等。
作為可用作穩定劑(B)的一分子中含有環氧基的化合物(環氧化合物),可列舉:苯基縮水甘油醚、二乙二醇二縮水甘油醚、雙酚A-二縮水甘油醚、氫化雙酚A-二縮水甘油醚、苯酚酚醛清漆型環氧樹脂、甲酚酚醛清漆型環氧樹脂、環氧化聚丁二烯等。
穩定劑(B)的重量平均分子量如上所述為200~60000,更佳為200~30000,進而更佳為300~18000。
若穩定劑(B)的重量平均分子量為所述範圍內,則穩定劑更容易移動,且更有效地取得耐濕熱性改良效果。
穩定劑(B)的重量平均分子量特佳為200~900。再者,重量平均分子量為200~900與數量平均分子量為200~900大致一致。另外,於重量平均分子量為200~900的情況下,有時分子量分佈為1.0,於此情況下,亦可將「重量平均分子量為200~900」簡稱為「分子量為200~900」。
於高分子壓電膜含有穩定劑(B)的情況下,高分子壓電膜可僅含有一種穩定劑(B),亦可含有兩種以上。
於高分子壓電膜含有螺旋手性高分子(A)及穩定劑(B)的情況下,相對於螺旋手性高分子(A)100質量份,穩定劑(B)的含量(兩種以上的情況下為總含量;以下相同)較佳為0.01質 量份~10質量份,更佳為0.01質量份~5質量份,進而更佳為0.1質量份~3質量份,特佳為0.5質量份~2質量份。
若所述含量為0.01質量份以上,則耐濕熱性進一步提昇。
另外,若所述含量為10質量份以下,則透明性的下降得到進一步抑制。
作為穩定劑(B)的較佳的形態,可列舉:將具有選自由碳二醯亞胺基、環氧基、及異氰酸酯基所組成的群組中的一種以上的官能基,且數量平均分子量為200~900的穩定劑(S1)與一分子內具有兩個以上的選自由碳二醯亞胺基、環氧基、及異氰酸酯基所組成的群組中的一種以上的官能基,且重量平均分子量為1000~60000的穩定劑(S2)併用這一形態。再者,數量平均分子量為200~900的穩定劑(S1)的重量平均分子量大致為200~900,穩定劑(S1)的數量平均分子量與重量平均分子量變成大致相同的值。
於併用穩定劑(S1)與穩定劑(S2)作為穩定劑(B)的情況下,就透明性提昇的觀點而言,較佳為含有許多穩定劑(S1)。
具體而言,就使透明性與耐濕熱性並存這一觀點而言,相對於穩定劑(S1)100質量份,穩定劑(S2)較佳為10質量份~150質量份的範圍,更佳為30質量份~100質量份的範圍,特佳為50質量份~100質量份的範圍。
以下,表示穩定劑(B)的具體例(穩定劑SS-1~穩定劑SS-3)。
Figure 105103644-A0305-02-0024-3
以下,針對所述穩定劑SS-1~穩定劑SS-3,表示化合物名、市售品等。
.穩定劑SS-1...化合物名為雙-2,6-二異丙基苯基碳二醯亞胺。重量平均分子量(於該例中,僅等同於「分子量」)為363。作為市售品,可列舉:萊茵化學公司製造的「Stabaxol I」、東京化成公司製造的「B2756」。
.穩定劑SS-2...化合物名為聚(4,4'-二環己基甲烷碳二醯亞胺)。作為市售品,可列舉作為重量平均分子量約為2000者的日清紡化學公司製造的「Carbodilite LA-1」。
.穩定劑SS-3...化合物名為聚(1,3,5-三異丙基伸苯基-2,4-碳二醯亞胺)。作為市售品,可列舉作為重量平均分子量約為3000者的萊茵化學公司製造的「Stabaxol P」。另外,作為重量平均分子量為20000者,可列舉萊茵化學公司製造的「Stabaxol P400」。
(抗氧化劑)
另外,本實施形態的高分子壓電膜亦可含有抗氧化劑。抗氧化劑較佳為選自由受阻酚系化合物、受阻胺系化合物、亞磷酸酯系化合物、及硫醚系化合物所組成的群組中的至少一種化合物。
另外,作為抗氧化劑,更佳為使用受阻酚系化合物或受阻胺系化合物。藉此,可提供耐濕熱性及透明性亦優異的高分子壓電膜。
(其他成分)
於無損本發明的效果的限度內,本實施形態的高分子壓電膜亦可含有以聚偏二氟乙烯樹脂、聚乙烯樹脂或聚苯乙烯樹脂為代表的公知的樹脂,或二氧化矽、羥磷灰石(hydroxyapatite)、蒙脫石(montmorillonite)等無機填料,酞菁等公知的結晶成核劑等其他成分。
再者,於高分子壓電膜包含螺旋手性高分子(A)以外的成分時,相對於高分子壓電膜總質量,螺旋手性高分子(A)以外的成分的含量較佳為20質量%以下,更佳為10質量%以下。
於無損本發明的效果的限度內,本實施形態的高分子壓電膜亦可含有已述的螺旋手性高分子(A)(即,重量平均分子量(Mw)為5萬~100萬的具有光學活性的螺旋手性高分子(A))以外的具有光學活性的螺旋手性高分子。
再者,就透明性的觀點而言,高分子壓電膜較佳為不含具有光學活性的螺旋手性高分子(A)以外的成分。
[結晶度]
高分子壓電膜的結晶度為藉由DSC法所求出者。高分子壓電膜的結晶度為20%~80%,較佳為30%~70%,更佳為35%~60%。只要結晶度處於所述範圍內,則高分子壓電膜的壓電性、透明性、縱裂強度的平衡良好,另外,於使高分子壓電膜進行延伸時,難以產生白化或斷裂而容易製造。
藉由結晶度為20%以上,而將高分子壓電膜的壓電性維持得高。
另外,藉由結晶度為80%以下,而可抑制縱裂強度及透明性下降。
例如,藉由調整製造高分子壓電膜時的結晶化及延伸的條件,而可將高分子壓電膜的結晶度調整成20%~80%的範圍。
[標準化分子配向MORc]
高分子壓電膜的標準化分子配向MORc為3.5~15.0。標準化分子配向MORc是根據作為表示螺旋手性高分子(A)的配向的程度的指標的「分子配向度MOR」來決定的值。若標準化分子配向MORc為3.5以上,則於延伸方向上排列的螺旋手性高分子(A)的分子鏈(例如聚乳酸分子鏈)多,其結果,配向結晶的生成率變高,高分子壓電膜可顯現更高的壓電性。若標準化分子配向MORc為15.0以下,則高分子壓電膜的縱裂強度進一步提昇。
此處,分子配向度MOR(Molecular Orientation Ratio)藉由如下的微波測定法來測定。即,於眾所周知的微波透過型分 子配向計(亦稱為微波分子配向度測定裝置)的微波共振波導管中,以高分子壓電膜的面(膜面)垂直於微波的前進方向的方式配置高分子壓電膜。而且,於對試樣連續地照射振動方向偏向一個方向的微波的狀態下,使高分子壓電膜在與微波的前進方向垂直的面內旋轉0°~360°,並測定透過試樣的微波強度,藉此求出分子配向度MOR。
標準化分子配向MORc是將基準厚度tc設為50μm時的分子配向度MOR,可藉由下述式來求出。
MORc=(tc/t)×(MOR-1)+1
(tc:欲修正的基準厚度,t:高分子壓電膜的厚度)
標準化分子配向MORc可藉由公知的分子配向計,例如王子計測機器(Oji Keisoku Kiki)股份有限公司製造的微波方式分子配向計MOA-2012A或MOA-6000等,以4GHz或12GHz附近的共振頻率進行測定。
高分子壓電膜的標準化分子配向MORc為3.5~15.0,較佳為4.0~15.0,更佳為4.0~10.0,進而更佳為4.0~8.0。
另外,就進一步提昇高分子壓電膜與中間層的密接性的觀點而言,標準化分子配向MORc較佳為7.0以下。
例如於高分子壓電膜為延伸膜的情況下,標準化分子配向MORc可藉由延伸前的加熱處理條件(加熱溫度及加熱時間)、 延伸條件(延伸溫度及延伸速度)等來控制。
再者,標準化分子配向MORc亦可轉換成相位差量(延遲)除以膜的厚度所得的雙折射率△n。具體而言,延遲可使用大塚電子股份有限公司製造的RETS100進行測定。另外,MORc與△n大致處於線性的比例關係,且於△n為0的情況下,MORc變成1。
例如,於螺旋手性高分子(A)為聚乳酸系高分子、且以測定波長550nm測定高分子壓電膜的雙折射率△n的情況下,若標準化分子配向MORc為2.0,則可轉換成雙折射率△n0.005,若標準化分子配向MORc為4.0,則可轉換成雙折射率△n0.01。
[標準化分子配向MORc與結晶度的積]
於本實施形態中,較佳為高分子壓電膜的結晶度與標準化分子配向MORc的積為75~700。藉由調整成該範圍,高分子壓電膜的壓電性與透明性的平衡良好,且尺寸穩定性亦高,縱裂強度(即,對於特定方向的撕裂強度)的下降得到抑制。
高分子壓電膜的標準化分子配向MORc與結晶度的積更佳為75~600,進而更佳為100~500,特佳為125~400,尤佳為150~300。
例如,藉由調整製造高分子壓電膜時的結晶化及延伸的條件,而可將所述積調整成所述範圍。
另外,標準化分子配向MORc可藉由製造高分子壓電膜時的結晶化的條件(例如,加熱溫度及加熱時間)及延伸的條件 (例如,延伸溫度及延伸速度)來控制。
[壓電常數d14(應力-電荷法)]
高分子壓電膜的壓電性例如可藉由測定高分子壓電膜的壓電常數d14來進行評價。
以下,對利用應力-電荷法的壓電常數d14的測定方法的一例進行說明。
首先,將高分子壓電膜在相對於延伸方向(MD方向)呈45°的方向上切成150mm,並在與呈45°的方向正交的方向上切成50mm,而製作矩形的試驗片。其次,將所獲得的試驗片設置於昭和真空SIP-600的試驗台上,並以鋁(以下,稱為Al)的蒸鍍厚度變成約50nm的方式,於試驗片的一面上蒸鍍Al。繼而,於試驗片的另一面上同樣地進行蒸鍍,而使Al包覆於試驗片的兩面上,從而形成Al的導電層。
將於兩面上形成有Al的導電層的150mm×50mm的試驗片在相對於高分子壓電膜的延伸方向(MD方向)呈45°的方向上切成120mm,並在與呈45°的方向正交的方向上切成10mm,而切出120mm×10mm的矩形的膜。將其作為壓電常數測定用樣品。
將所獲得的樣品以不會鬆弛的方式設置於將夾頭間距離設為70mm的拉伸試驗機(艾安得(AND)公司製造,滕喜龍(TENSILON)RTG-1250)中。以十字頭速度為5mm/min、施加力在4N與9N之間往返的方式週期性地施加力。此時,為了測定對應於施加力而於樣品中產生的電荷量,將靜電電容為Qm(F) 的電容器與樣品並聯連接,並經由緩衝放大器而測定該電容器Cm(95nF)的端子間電壓V。以上的測定是於25℃的溫度條件下進行。所產生的電荷量Q(C)作為電容器電容Cm與端子間電壓Vm的積來計算。壓電常數d14藉由下式來計算。
d14=(2×t)/L×Cm.△Vm/△F
t:樣品厚度(m)
L:夾頭間距離(m)
Cm:並聯連接電容器電容(F)
△Vm/△F:相對於力的變化量的電容器端子間的電壓變化量比
壓電常數d14越高,相對於施加至高分子壓電膜的電壓的高分子壓電膜的位移變得越大,相反地,相對於施加至高分子壓電膜中的力,所產生的電壓變得越大,作為高分子壓電膜有用。
具體而言,於本實施形態中的高分子壓電膜中,25℃下的藉由應力-電荷法所測定的壓電常數d14較佳為1pC/N以上,更佳為3pC/N以上,進而更佳為5pC/N以上,特佳為6pC/N以上。另外,壓電常數d14的上限並無特別限定,但就與透明性等的平衡的觀點而言,於使用螺旋手性高分子的高分子壓電膜中,較佳為50pC/N以下,更佳為30pC/N以下。
另外,同樣地就與透明性的平衡的觀點而言,藉由共振法所測定的壓電常數d14較佳為15pC/N以下。
[透明性(內部霧度)]
本實施形態的高分子壓電膜的透明性例如可藉由目視觀察或霧度測定來進行評價。
高分子壓電膜較佳為相對於可見光線的內部霧度(以下,亦簡稱為「內部霧度」)為50%以下,更佳為20%以下,進而佳為13%以下,進而更佳為5%以下,特佳為2.0%以下,最佳為1.0%以下。
本實施形態的高分子壓電膜的內部霧度越低越佳,但就與壓電常數等的平衡的觀點而言,較佳為0.01%~15%,更佳為0.01%~10%,進而更佳為0.1%~5%,特佳為0.1%~1.0%。
於本實施形態中,所謂「內部霧度」,是指除由高分子壓電膜的外表面的形狀所形成的霧度以外的霧度。
另外,此處所述的「內部霧度」是針對高分子壓電膜,依據JIS-K7105於25℃下進行測定時的值。
更詳細而言,內部霧度(以下,亦稱為「內部霧度H1」)是指以如下方式所測定的值。
即,首先針對充滿矽油的光程長度為10mm的單元,測定光程長度方向的霧度(以下,亦稱為「霧度H2」)。繼而,以單元的光程長度方向與膜的法線方向變成平行的方式,使本實施形態的高分子壓電膜浸漬於該單元的矽油中,並測定浸漬有高分子壓電膜的單元的光程長度方向的霧度(以下,亦稱為「霧度H3」)。霧度H2及霧度H3均依據JIS-K7105於25℃下進行測定。
根據所測定的霧度H2及霧度H3,並根據下述式求出內部霧 度H1。
內部霧度(H1)=霧度(H3)-霧度(H2)
霧度H2及霧度H3的測定例如可使用霧度測定機[東京電色公司製造,TC-HIII DPK]來進行。
另外,作為矽油,例如可使用信越化學工業(股份)製造的「信越矽酮(Shin-Etsu Silicone)(商標),型號為KF-96-100CS」。
[撕裂強度]
本實施形態的高分子壓電膜的撕裂強度(縱裂強度)根據依據JIS K 7128-3的「塑膠膜及片材的撕裂強度」中所記載的試驗方法「直角形撕裂法」所測定的撕裂強度來進行評價。
此處,將拉伸試驗機的十字頭速度設為200mm/min,撕裂強度根據下式來算出。
T=F/d
於所述式中,T表示撕裂強度(N/mm),F表示最大撕裂負荷,d表示試驗片的厚度(mm)。
另外,本實施形態的高分子壓電膜的厚度並無特別限制,但較佳為10μm~400μm,更佳為20μm~200μm,進而更佳為20μm~100μm,特佳為20μm~80μm。
<高分子壓電膜的製造方法>
作為製造本實施形態的高分子壓電膜的方法,只要是可將結晶度調整成20%~80%,且可將標準化分子配向MORc調整成3.5~15.0,於藉由下述評價法A對相位差條紋進行評價時,於所述方向Y的每1000mm長度中,可將評價值60以上的相位差條紋調整成0個,可將評價值20以上的相位差條紋的評價值的總和調整成1000以下的方法,則並無特別限制。
作為該方法,例如可藉由包括將包含螺旋手性高分子(A)的組成物成形為膜狀的步驟、及使所成形的膜進行延伸的步驟的方法來適宜地製造。例如可列舉國際公開第2013/054918號的段落0065~段落0099中所記載的製造方法。
[成形步驟]
成形步驟是將包含螺旋手性高分子(A)、及視需要的穩定劑(B)等其他成分的組成物加熱至螺旋手性高分子(A)的熔點Tm(℃)以上的溫度來成形為膜形狀的步驟。藉由該成形步驟,可獲得包含螺旋手性高分子(A)、及視需要的穩定劑(B)等其他成分的膜。
再者,於本說明書中,螺旋手性高分子(A)的熔點Tm(℃)、及螺旋手性高分子(A)的玻璃轉移溫度(Tg)分別是指使用示差掃描型熱量計(Differential Scanning Calorimeter,DSC),根據於昇溫速度為10℃/min的條件下使螺旋手性高分子(A)的溫度上昇時的熔解吸熱曲線所求出的值。熔點(Tm)是作為吸熱 反應的峰值所獲得的值。玻璃轉移溫度(Tg)是作為熔融吸熱曲線的臨界點所獲得的值。
所述組成物可藉由將螺旋手性高分子(A)、及視需要的穩定劑(B)等其他成分混合來製造。
此處,螺旋手性高分子(A)、穩定劑(B)、及其他成分分別可僅使用一種,亦可使用兩種以上。
所述混合亦可為熔融混練。
具體而言,所述組成物亦可藉由如下方式來製造:將螺旋手性高分子(A)、及視需要的穩定劑(B)等其他成分投入至熔融混練機[例如,東洋精機製作所製造的拉普磨機(Labo Plasto mill)]中,加熱至螺旋手性高分子(A)的熔點以上的溫度來進行熔融混練。於此情況下,在本步驟中,於維持為螺旋手性高分子(A)的熔點以上的溫度的狀態下,將藉由加熱至螺旋手性高分子(A)的熔點以上的溫度來進行熔融混練所製造的組成物成形為膜形狀。
作為熔融混練的條件,例如可列舉:混合機轉速為30rpm~70rpm、溫度為180℃~250℃,混練時間為5分鐘~20分鐘等條件。
於本成形步驟中,作為將組成物成形為膜狀的方法,可使用熔融擠出成形、壓製成形、射出成形、壓光成形、利用流延法的成形方法。另外,亦可藉由T字模擠出成形法等成形為膜狀。
於藉由T字模擠出成形法將組成物成形為膜狀的情況下,藉由調整擠出溫度、T字模的唇口前端邊緣半徑,可調整本 實施形態的高分子壓電膜的相位差條紋的評價值及相位差條紋的評價值的總和。例如,較佳為將擠出溫度調整成較佳為200℃~230℃,更佳為210℃~225℃,將T字模的唇口前端邊緣半徑調整成較佳為0.001mm以上且0.100mm以下,更佳為0.001mm以上且0.050mm以下。
於成形步驟中,可將組成物加熱至所述溫度來進行成形而製成膜,並對所獲得的膜進行急速冷卻。藉由急速冷卻,可調整本步驟中所獲得的膜的結晶度。
此處,所謂「急速冷卻」,是指於剛擠出後至少冷卻至螺旋手性高分子(A)的玻璃轉移溫度Tg以下。
於本實施形態中,較佳為在朝膜的成形與急速冷卻之間不包含其他處理。
急速冷卻的方法可列舉:使膜浸漬於水、冰水、乙醇、加入有乾冰的乙醇或甲醇、液態氮等冷媒中的方法;對膜吹附蒸氣壓低的液體噴霧,藉由蒸發潛熱來對膜進行冷卻的方法等。
另外,為了連續地對膜進行冷卻,亦可使管理成螺旋手性高分子(A)的玻璃轉移溫度Tg以下的溫度的金屬輥與膜接觸等,而進行急速冷卻。
另外,冷卻的次數可僅為一次,亦可為兩次以上。
藉由成形步驟所獲得的膜(即,供於後述的延伸步驟的膜)可為非晶狀態的膜,亦可為經預結晶化的膜(以下,亦稱為「預結晶化膜」)。
此處,所謂非晶狀態的膜,是指結晶度未滿3%的膜。
另外,所謂預結晶化膜,是指結晶度為3%以上(較佳為3%~70%)的膜。
此處,結晶度是指藉由與高分子壓電膜的結晶度相同的方法所測定的值。
藉由成形步驟所獲得的膜(非晶狀態的膜、或預結晶化膜)的厚度主要根據最終所獲得的高分子壓電膜的厚度與延伸倍率來決定,但較佳為50μm~1000μm,更佳為100μm~800μm左右。
預結晶化膜可藉由對包含螺旋手性高分子(A)、及視需要的穩定劑(B)等其他成分的非晶狀態的膜進行加熱處理來使其結晶化而獲得。
用以對非晶狀態的膜進行預結晶化的加熱溫度T並無特別限定,但就提高所製造的高分子壓電膜的壓電性或透明性等的觀點而言,較佳為以與螺旋手性高分子(A)的玻璃轉移溫度Tg滿足下式的關係,且結晶度變成3%~70%的方式設定。
Tg-40℃≦T≦Tg+40℃
(Tg表示螺旋手性高分子(A)的玻璃轉移溫度)
用以對非晶狀態的膜進行預結晶化的加熱時間可考慮最終所獲得的高分子壓電膜的標準化分子配向MORc或結晶度來適 宜設定。
所述加熱時間較佳為5秒~60分鐘,就製造條件的穩定化這一觀點而言,更佳為1分鐘~30分鐘。存在隨著加熱時間變長,所述標準化分子配向MORc變高、且所述結晶度變高的傾向。
例如,於對包含聚乳酸系高分子作為螺旋手性高分子(A)的非晶狀態的膜進行預結晶化的情況下,較佳為於20℃~170℃下加熱5秒~60分鐘(較佳為1分鐘~30分鐘)。
當對非晶狀態的膜進行預結晶化時,例如可使用調整成所述溫度範圍的鑄造輥。可利用所述靜電密接法,使高分子壓電膜密接於該預結晶化用的鑄造輥來進行預結晶化,並且調整厚度的峰值。例如,當採用使膜整個面密接的線釘紮時,可藉由電極的位置的調整或材質、施加電壓等來調整厚度的峰值。
[延伸步驟]
延伸步驟是使成形步驟中所獲得的膜(例如預結晶化膜)主要於單軸方向上進行延伸的步驟。藉由本步驟,可獲得主面的面積大的高分子壓電膜作為延伸膜。
再者,所謂主面的面積大,是指高分子壓電膜的主面的面積為5mm2以上。另外,主面的面積較佳為10mm2以上。
另外,推測藉由使膜主要於單軸方向上進行延伸,而可使膜中所含有的螺旋手性高分子(A)的分子鏈於一個方向上進行配向、且高密度地排列,可獲得更高的壓電性。作為藉由連續製程而於單軸方向上進行延伸的方法,可為製程的移動方向(MD方 向)與延伸方向一致的縱延伸,亦可為垂直於製程的移動方向的方向(TD方向)與延伸方向一致的橫延伸。
於如朝單軸方向的延伸般僅藉由拉伸力來使膜進行延伸的情況下,膜的延伸溫度較佳為比膜(或者,膜中的螺旋手性高分子(A))的玻璃轉移溫度高10℃~20℃左右的溫度範圍。
延伸處理中的延伸倍率(主延伸倍率)較佳為2倍~10倍,更佳為3倍~5倍,進而更佳為3倍~4倍。藉此可獲得具有更高的壓電性及透明性的高分子壓電膜。
再者,於延伸步驟中,於進行用以提高壓電性的延伸(主延伸)時,亦可同時或依次地在與所述主延伸的方向交叉(較佳為正交)的方向上使成形步驟中所獲得的膜(例如預結晶化膜)進行延伸(亦稱為副延伸)。
再者,此處所述的「依次的延伸」,是指首先於單軸方向上進行延伸後,在與所述延伸的方向交叉的方向上進行延伸的延伸方法。
於藉由延伸步驟進行副延伸的情況下,副延伸的延伸倍率較佳為1倍~3倍,更佳為1.1倍~2.5倍,進而更佳為1.2倍~2.0倍。藉此,可進一步減少高分子壓電膜中所產生的相位差條紋,可進一步提高撕裂強度。
於在延伸步驟中進行預結晶化膜的延伸的情況下,亦可為了使膜容易延伸而於即將延伸前進行預熱。該預熱通常是為了使延伸前的膜變軟並容易延伸而進行,因此通常於不會對所述延 伸前的膜進行結晶化而使膜變硬的條件下進行。但是,如所述般於本實施形態中,由於有時在延伸前進行預結晶化,因此亦可將所述預熱兼作預結晶化而進行。具體而言,對照預結晶化步驟中的加熱溫度或加熱處理時間,以比通常進行中的溫度更高的溫度或更長的時間進行預熱,藉此可兼作預熱與預結晶化。
[退火步驟]
本實施形態的製造方法視需要可具有退火步驟。
退火步驟是對在所述延伸步驟中進行了延伸的膜(以下,亦稱為「延伸膜」)進行退火(熱處理)的步驟。藉由退火步驟,可使延伸膜的結晶化進一步進行,而可獲得壓電性更高的高分子壓電膜。
另外,於主要藉由退火來對延伸膜進行結晶化的情況下,有時可省略所述成形步驟中的預結晶化的操作。於此情況下,作為藉由成形步驟所獲得的膜(即,供於延伸步驟的膜),可選擇非晶狀態的膜。
於本實施形態中,退火的溫度較佳為80℃~160℃,更佳為100℃~155℃。
退火(熱處理)的方法並無特別限定,可列舉:利用朝加熱輥的接觸、熱風加熱器或紅外線加熱器對經延伸的膜直接進行加熱的方法;藉由使經延伸的膜浸漬於經加熱的液體(矽油等)來進行加熱的方法等。
退火較佳為對延伸膜施加一定的拉伸應力(例如,0.01 MPa~100MPa),在不使延伸膜鬆弛的同時來進行。
退火的時間較佳為1秒~5分鐘,更佳為5秒~3分鐘,進而更佳為10秒~2分鐘。若退火的時間為5分鐘以下,則生產性優異。另一方面,若退火的時間為1秒以上,則可進一步提昇膜的結晶度。
經退火的延伸膜(即,高分子壓電膜)較佳為於退火後進行急速冷卻。有時於退火步驟中進行的「急速冷卻」與有時於已述的成形步驟中進行的「急速冷卻」相同。
冷卻的次數可僅為一次,亦可為兩次以上,進而,亦可交替地反覆進行退火與冷卻。
<高分子壓電膜的用途>
高分子壓電膜可用於揚聲器、頭戴式耳機、觸控面板、遙控器、麥克風、水中麥克風、超音波轉換器(ultrasonictransducer)、超音波應用測量器、壓電振盪器、機械過濾器、壓電變壓器、延遲裝置、感測器、加速度感測器、衝擊感測器、振動感測器、感壓感測器、觸覚感測器、電場感測器、聲壓感測器、顯示器、風扇、泵、可變焦點鏡、隔音材料、防音材料、鍵盤、音響機器、資訊處理機、測量機器、醫用機器等各種領域中,就可高度維持用於元件時的感測器感度的方面而言,特佳為於各種感測器領域中利用高分子壓電膜。
另外,高分子壓電膜亦可用作與顯示裝置組合而成的觸控面板。作為顯示裝置,例如亦可使用液晶面板、有機電致發光 (Electroluminescence,EL)面板等。
另外,高分子壓電膜亦可作為感壓感測器而與其他方式的觸控面板(位置檢測構件)組合來使用。作為位置檢測構件的檢測方式,可列舉:抗膜方式、靜電電容方式、表面彈性波方式、紅外線方式、光學方式等。
此時,高分子壓電膜較佳為用作具有至少兩個面、且於該面上具備電極的壓電元件。只要於高分子壓電膜的至少兩個面上具備電極即可。作為所述電極,並無特別限制,例如可使用:氧化銦錫(Indium Tin Oxide,ITO)、氧化鋅(Zinc Oxide,ZnO)、氧化銦鋅(Indium Zinc Oxide,IZO)(注冊商標)、氧化銦鎵鋅(Indium Gallium Zinc Oxide,IGZO)、導電性聚合物、銀奈米線、金屬網等。
另外,亦可將高分子壓電膜與電極反覆疊加來用作積層壓電元件。作為例子,可列舉將電極與高分子壓電膜的單元反覆疊加,最後利用電極覆蓋未由電極覆蓋的高分子壓電膜的主面而成者。具體而言,單元的反覆為兩次者為將電極、高分子壓電膜、電極、高分子壓電膜、電極依次疊加而成的積層壓電元件。積層壓電元件中所使用的高分子壓電膜只要其中的一層的高分子壓電膜為高分子壓電膜即可,其他層可不為高分子壓電膜。
另外,於在積層壓電元件中包含多個高分子壓電膜的情況下,若某層的高分子壓電膜中所含有的螺旋手性高分子(A)的光學活性為L體,則其他層的高分子壓電膜中所含有的螺旋手性高 分子(A)可為L體,亦可為D體。高分子壓電膜的配置可對應於壓電元件的用途而適宜調整。
例如,於包含L體的螺旋手性高分子(A)作為主要成分的高分子壓電膜的第1層經由電極而與包含L體的螺旋手性高分子(A)作為主要成分的第2高分子壓電膜積層的情況下,若使第1高分子壓電膜的單軸延伸方向(主要的延伸方向)與第2高分子壓電膜的單軸延伸方向(主要的延伸方向)交叉,較佳為進行正交,則可使第1高分子壓電膜與第2高分子壓電膜的位移的方向一致,作為積層壓電元件整體的壓電性變高,故較佳。
另一方面,於包含L體的螺旋手性高分子(A)作為主要成分的高分子壓電膜的第1層經由電極而與包含D體的螺旋手性高分子(A)作為主要成分的第2高分子壓電膜積層的情況下,若以使第1高分子壓電膜的單軸延伸方向(主要的延伸方向)變成與第2高分子壓電膜的單軸延伸方向(主要的延伸方向)大致平行的方式進行配置,則可使第1高分子壓電膜與第2高分子壓電膜的位移的方向一致,作為積層壓電元件整體的壓電性變高,故較佳。
尤其於在高分子壓電膜的主面上具備電極的情況下,較佳為具備具有透明性的電極。此處,關於電極,所謂具有透明性,具體是指內部霧度為40%以下(全光線透過率為60%以上)。
使用高分子壓電膜的所述壓電元件可應用於揚聲器或觸控面板等所述各種壓電元件。尤其,具備具有透明性的電極的壓 電元件適合應用於揚聲器、觸控面板、致動器等。
[實施例]
以下,藉由實施例來更具體地說明本發明的高分子壓電膜,但本實施形態只要不超出其主旨,則並不限定於以下的實施例。
[實施例1]
作為螺旋手性高分子(A),準備萘琪沃克有限責任公司製造的聚乳酸(商品名:IngeoTM biopolymer、商標:4032D),相對於該聚乳酸100質量份,添加下述添加劑X(穩定劑(B))1.0質量份並進行乾摻來製備原料。
將所製備的原料投入至擠出成形機料斗中,一面加熱至230℃一面自寬度為2000mm的T字模(唇口前端邊緣半徑0.030mm)中擠出,並與50℃的鑄造輥接觸0.5分鐘,而將厚度為150μm的預結晶化膜製膜(成形步驟)。
一面使所獲得的預結晶化膜接觸加熱至70℃的輥來進行加熱,一面藉由輥對輥以1650mm/min的延伸速度開始延伸,於MD方向上單軸延伸至3.5倍為止,而獲得單軸延伸膜(延伸步驟)。
其後,藉由輥對輥,使單軸延伸膜於加熱至130℃的輥上接觸78秒並進行退火處理後,利用設定成50℃的輥進行急速冷卻,將膜寬度方向的兩端部均等地切割後切落,而製成寬度為1000mm的膜,進而捲取成輥狀,藉此獲得高分子壓電膜(退火步驟)。
-添加劑X(穩定劑(B))-
實施例1中,作為添加劑X,使用萊茵化學公司製造的Stabaxol P400(10質量份)、萊茵化學公司製造的Stabaxol I(80質量份)、及日清紡化學公司製造的Carbodilite LA-1(10質量份)的混合物。
所述混合物中的各成分的詳細情況如下所述。
Stabaxol P400...聚(1,3,5-三異丙基伸苯基-2,4-碳二醯亞胺)(重量平均分子量:20000)
Stabaxol I...雙-2,6-二異丙基苯基碳二醯亞胺(分子量(=重量平均分子量):363)
Carbodilite LA-1...聚(4,4'-二環己基甲烷碳二醯亞胺)(重量平均分子量:約2000)
[實施例2]
將自T字模的擠出溫度230℃變更為220℃,除此以外與實施例1同樣地獲得高分子壓電膜。
[實施例3]
將唇口前端邊緣半徑為0.030mm的T字模變更為唇口前端邊緣半徑為0.003mm的T字模,除此以外與實施例1同樣地獲得高分子壓電膜。
[比較例1]
將唇口前端邊緣半徑為0.030mm的T字模變更為唇口前端邊緣半徑為0.300mm的T字模,除此以外與實施例1同樣地獲得高分子壓電膜。
再者,實施例1~實施例3及比較例1中所使用的聚乳酸的各物性值如以下的表1所示。
Figure 105103644-A0305-02-0045-4
-聚乳酸的L體量與D體量的測定-
向50mL的三角燒瓶中秤量加入1.0g的樣品(高分子壓電膜),並添加異丙醇(Isopropyl Alcohol,IPA)2.5mL與5.0mol/L氫氧化鈉溶液5mL。繼而,將加入有樣品溶液的所述三角燒瓶放入至溫度為40℃的水浴中,攪拌約5小時直至聚乳酸完全進行水解為止。
將所述樣品溶液冷卻至室溫為止後,添加1.0mol/L鹽酸溶液20mL進行中和,將三角燒瓶封口並充分地攪拌。將樣品溶液的1.0mL分取至25mL的量瓶中,以流動相25mL而製備HPLC試樣溶液1。將5μL的HPLC試樣溶液1注入至HPLC裝置中,於下述HPLC條件下,求出聚乳酸的D/L體峰值面積,並算出L體的量與D體的量。
-HPLC測定條件-
.管柱
光學分割管柱,住化分析中心(股份)製造的蘇米齊若 (SUMICHIRAL)OA5000
.測定裝置
日本分光公司製造的液相層析儀
.管柱溫度
25℃
.流動相
1.0mM-硫酸銅(II)緩衝液/IPA=98/2(V/V)
硫酸銅(II)/IPA/水=156.4mg/20mL/980mL
.流動相流量
1.0mL/min
.檢測器
紫外線檢測器(UV254nm)
-分子量分佈-
使用凝膠滲透層析儀(GPC),藉由下述GPC測定方法來測定實施例1~實施例3及比較例1的各高分子壓電膜的製造中所使用的乳酸的分子量分佈(Mw/Mn)。
-GPC測定方法-
.測定裝置
沃特世公司製造的GPC-100
.管柱
昭和電工公司製造的Shodex LF-804
.樣品的製備
於40℃下使實施例1~實施例3及比較例1的各高分子壓電膜分別溶解於溶媒[氯仿]中,而準備濃度為1mg/mL的樣品溶液。
.測定條件
以溶媒(氯仿)、溫度40℃、1mL/min的流速將樣品溶液0.1mL導入至管柱中,利用示差折射計來測定藉由管柱而分離的樣品溶液中的樣品濃度。聚乳酸的分子量是利用聚苯乙烯標準試樣製作通用校準曲線,並算出聚乳酸的重量平均分子量(Mw)。
<物性測定及評價>
針對以所述方式獲得的實施例1~實施例3及比較例1的高分子壓電膜,評價外觀及藉由後述的評價法A評價相位差條紋,測定峰值A及峰值B的個數、非接觸三維表面粗糙度、撕裂強度、壓電常數(d14)、45°方向的彈性係數(45°彈性係數)、45°方向的斷裂伸長率(45°斷裂伸長率)、結晶度、MORc以及內部霧度。將評價結果及測定結果示於表2中。
[內部霧度]
本申請案中所述的「內部霧度」是指本發明的高分子壓電膜的內部霧度,藉由以下的方法來測定。
具體而言,實施例1~實施例3及比較例1的各高分子壓電膜的內部霧度(以下,亦稱為內部霧度(H1))是藉由對厚度方向的透光性進行測定來測定。更詳細而言,事先於兩片玻璃板之間僅夾持矽油(信越化學工業公司製造的信越矽酮(Shin-Etsu Silicone)(商標),型號:KF-96-100CS)來測定霧度(H2),繼而, 藉由兩片玻璃板來夾持利用矽油均勻地塗抹表面的膜(高分子壓電膜)來測定霧度(H3),並如下述式般取得兩者的差,藉此獲得實施例1~實施例3及比較例1的各高分子壓電膜的內部霧度(H1)。
內部霧度(H1)=霧度(H3)-霧度(H2)
所述式中的霧度(H2)及霧度(H3)分別藉由在下述測定條件下,使用下述裝置對厚度方向的透光性進行測定來測定。
測定裝置:東京電色公司製造,霧度計TC-HIII DPK
試樣尺寸:寬度30mm×長度30mm
測定條件:依據JIS-K7105
測定溫度:室溫(25℃)
[壓電常數d14(應力-電荷法)]
根據所述「利用應力-電荷法的壓電常數d14的測定方法的一例」,測定結晶化高分子膜的壓電常數(詳細而言,壓電常數d14(應力-電荷法))。
[標準化分子配向MORc]
針對實施例1~實施例3及比較例1的各高分子壓電膜,藉由王子計測機器股份有限公司製造的微波方式分子配向計MOA-6000來測定標準化分子配向MORc。基準厚度tc是設定成50μm。
[結晶度]
準確地秤量實施例1~實施例3及比較例1的各高分子壓電膜10mg,使用示差掃描型熱量計(珀金埃爾默(PerkinElmer)公司製造的DSC-1),於昇溫速度為10℃/min的條件下進行測定,而獲得熔解吸熱曲線。根據所獲得的熔解吸熱曲線而獲得晶度。
[撕裂強度]
針對實施例1~實施例3及比較例1的各高分子壓電膜,依據JIS K 7128-3的「塑膠膜及片材的撕裂強度」中所記載的試驗方法「直角形撕裂法」,測定MD方向的撕裂強度(縱裂強度)。
該些例子中,MD方向的撕裂強度大表示縱裂強度的下降得到抑制。
於撕裂強度的測定中,將拉伸試驗機的十字頭速度設為200mm/min。
撕裂強度(T)根據下式來算出。
T=F/d
於所述式中,T表示撕裂強度(N/mm),F表示最大撕裂負荷,d表示試驗片的厚度(mm)。
[彈性係數、斷裂伸長率]
針對將實施例1~實施例3及比較例1的各高分子壓電膜在相對於延伸方向(MD方向)呈45°的方向上切成180mm,並在 與呈45°的方向正交的方向上切成10mm而獲得的矩形的試驗片,使用東洋精機製作所製造的拉伸試驗機斯托格拉夫(Strograph)VD1E,依據JIS-K-7127來測定45°方向的彈性係數及斷裂伸長率。
[外觀]
根據自相對於膜的主面垂直的方向入射光且使該出射光投影至螢幕來進行觀察時的光的明暗程度,對實施例1~實施例3及比較例1的各高分子壓電膜的外觀進行評價。具體而言,藉由以下基準對外觀進行評價。
A:幾乎無法識別到條紋狀的光的明暗
B:可觀察到數條條紋狀的光的明暗
C:可全面地觀察到條紋狀的光的明暗
[相位差條紋]
針對實施例1~實施例3及比較例1的各高分子壓電膜(厚度50μm),使用Photonic Lattice公司製造的廣域雙折射評價系統「WPA-100」並藉由以下的評價法A對相位差條紋進行評價。評價法A是藉由以下的(a)~(d)的順序進行。
(a)對於方向Y以0.143mm為間隔獲取膜的面內相位差資料而獲得面內相位差分佈。圖1是表示關於比較例1的高分子壓電膜而獲取的膜的面內相位差分佈的圖表(自端部起至55mm位置處為止)。
(b)對所獲得的面內相位差分佈進行高速傅里葉轉換,以 0.273/mm為截止頻率將低頻成分去除後進行逆傅里葉轉換。圖2是表示比較例1的高分子壓電膜的進行逆傅里葉轉換後(低頻成分去除後)的膜的面內相位差分佈的圖表。
(c)對於進行了逆傅里葉轉換後的面內相位差分佈,計算相鄰兩點的斜度而轉換為斜度分佈。圖3是表示比較例1的高分子壓電膜的斜度分佈的圖表。
(d)將自所獲得的斜度分佈的谷的底點至與所述谷鄰接的山的頂點為止的高度設為相位差條紋的評價值。
另外,圖4、圖5是表示實施例2及比較例1的高分子壓電膜的相位差條紋的評價值的圖表。亦根據圖4、圖5的圖表可知,比較例1中觀察到許多相位差條紋,另一方面實施例2中相位差條紋大幅減少,幾乎無法觀察到相位差條紋。
[非接觸三維表面粗糙度]
藉由以下方法,測定實施例1~實施例3及比較例1的各高分子壓電膜的非接觸三維表面粗糙度Sa。
首先,使用濺鍍裝置(日本真空(Ulvac-phi)公司製造的J-1000)於高分子壓電膜的測定面上濺鍍鉑後,使用共焦點型雷射顯微鏡(奧林巴斯(Olympus)公司製造的LEXT OLS4000,物鏡×20)並根據645μm×644μm的面積內的圖像解析的結果,依據ISO25178來算出非接觸三維表面粗糙度Sa。具體而言,於膜測定面內對3處實施該測定,將平均值作為非接觸三維表面粗糙度Sa。
[厚度的峰值的測定]
其次,為了確認實施例1~實施例3及比較例1的各高分子壓電膜的起伏(厚度不均),如以下般求出方向Y的每1000mm中的厚度的峰值。
厚度的峰值是使用線內膜厚計來求出。
於測量高分子壓電膜的厚度時,藉由線內膜厚計檢測出表示膜的寬度方向的位置與膜的厚度的關係的波形。
該波形之中,將相當於凸部的頂點的膜的寬度方向的位置、與相當於以該凸部的頂點為界線而減少的凹部的頂點的膜的寬度方向的位置之間(或者相當於凹部的頂點的膜的寬度方向的位置、與相當於以該凹部的頂點為界線而增加的凸部的頂點的膜的寬度方向的位置之間)設為一個峰值單位。
而且,測量相當於凸部(或凹部)的頂點的厚度、與相當於凹部(或凸部)的頂點的厚度之差,算出峰值高度。
另外,測量相當於凸部(或凹部)的頂點的膜的寬度方向的位置、與相當於凹部(或凸部)的頂點的膜的寬度方向的位置的距離,算出峰值間距離。而且,藉由下式算出峰值斜度,並以絕對值表示峰值斜度。
[式]:|峰值斜度|=(峰值高度)/(峰值間距離)
對應於所求出的峰值的高度及峰值斜度而規定峰值A及峰值B,並求出實施例1~實施例3及比較例1的各高分子壓電膜的峰 值A及峰值B的個數。
所謂峰值A是指峰值高度為1.5μm以上,且以下的峰值斜度(即,峰值高度除以峰值間距離而得的值)為0.000035以上的峰值。所謂峰值B是指峰值高度為1.5μm以上,且峰值斜度為0.00008以上的峰值。
[表2]
Figure 105103644-A0305-02-0054-5
如表2所示般,相較於於方向Y的每1000mm長度中評價值60以上的相位差條紋為1個以上、且評價值20以上的相位差條紋的評價值的總和超過1000的比較例1,於方向Y的每1000mm長度中評價值60以上的相位差條紋為0個、且評價值20以上的相位差條紋的評價值的總和為1000以下的實施例1~實施例3的外觀優異,進而MD方向的撕裂強度大,縱裂強度的下降得到抑制。即,確認到藉由減少相位差條紋,撕裂性得到改善。
進而,實施例1~實施例3與比較例1中,起伏的確認結果及粗糙度的測定結果幾乎沒有差別。因此,即便起伏的確認結果及粗糙度的測定結果幾乎沒有差別的情況下,亦確認到藉由減少相位差條紋,撕裂性得到改善。
另外,實施例1~實施例3中,可使壓電常數d14、45°彈性係數及45°斷裂伸長率的值較比較例1而言大,亦可將感測器感度的參數、即d14×45°彈性係數的值維持得較比較例1而言大。
另外,根據實施例1及實施例2而確認到藉由使自T字模擠出原料時的擠出溫度進一步降低,可進一步減少相位差條紋,並進一步改善撕裂性。
進而,根據實施例1、實施例3及比較例1而確認到藉由使唇口前端邊緣半徑進一步減小,可進一步減少相位差條紋。
於2015年2月13日申請的日本專利申請案2015-026709中所揭示的全部內容可藉由參照而被併入至本說明書中。
本說明書中所記載的所有文獻、專利申請案、及技術規格是 以與如下情況相同的程度,藉由參照而被併入至本說明書中,所述情況是具體地且個別地記載藉由參照而併入各個文獻、專利申請案、及技術規格的情況。

Claims (11)

  1. 一種高分子壓電膜,其包含重量平均分子量為5萬~100萬的具有光學活性的螺旋手性高分子(A), 藉由示差掃描熱量法所獲得的結晶度為20%~80%, 將藉由微波透過型分子配向計所測定的基準厚度設為50 μm時的標準化分子配向MORc為3.5~15.0, 且於將與相位差條紋平行的方向設為方向X,將與所述方向X正交且與膜的主面平行的方向設為方向Y,藉由下述評價法A對所述相位差條紋進行評價時,於所述方向Y的每1000 mm長度中,評價值60以上的相位差條紋為0個,評價值20以上的相位差條紋的評價值的總和為1000以下; 評價法A: (a)對於方向Y以0.143 mm為間隔獲取膜的面內相位差資料而獲得面內相位差分佈; (b)對所獲得的面內相位差分佈進行高速傅里葉轉換,以0.273/mm為截止頻率將低頻成分去除後進行逆傅里葉轉換; (c)對於進行了逆傅里葉轉換後的面內相位差分佈,計算相鄰兩點的斜度而轉換為斜度分佈; (d)將自所獲得的斜度分佈的谷的底點至與所述谷鄰接的山的頂點為止的高度設為相位差條紋的評價值。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的高分子壓電膜,其中於藉由所述評價法A進行評價時,以所述方向Y的長度1000 mm為單位,評價值40以上的相位差條紋為0個,評價值20以上的相位差條紋的評價值的總和為200以下。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的高分子壓電膜,其中於藉由所述評價法A進行評價時,於所述方向Y的每1000 mm長度中,評價值20以上的相位差條紋為0個,評價值20以上的相位差條紋的評價值的總和為0。
  4. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的高分子壓電膜,其中相對於可見光線的內部霧度為50%以下,且於25℃下藉由應力-電荷法所測定的壓電常數d14 為1 pC/N以上。
  5. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的高分子壓電膜,其中相對於可見光線的內部霧度為13%以下。
  6. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的高分子壓電膜,其中所述螺旋手性高分子(A)為具有包含由下述式(1)所表示的重複單元的主鏈的聚乳酸系高分子, [化1]
    Figure 03_image001
  7. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的高分子壓電膜,其中所述螺旋手性高分子(A)的含量為80質量%以上。
  8. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的高分子壓電膜,其中所述標準化分子配向MORc與所述結晶度的積為75~700。
  9. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的高分子壓電膜,其中相對於可見光線的內部霧度為1.0%以下。
  10. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的高分子壓電膜,其中相對於所述螺旋手性高分子(A)100質量份,含有穩定劑(B)0.01質量份~10質量份,所述穩定劑(B)具有選自由碳二醯亞胺基、環氧基、及異氰酸酯基所組成的群組中的一種以上的官能基且重量平均分子量為200~60000。
  11. 一種高分子壓電膜的製造方法,其是製造如申請專利範圍第1項或第2項所述的高分子壓電膜的方法,且包括: 於擠出溫度為200℃~230℃的條件下將包含所述螺旋手性高分子(A)的組成物自唇口前端邊緣半徑為0.001 mm~0.100 mm的T字模中擠出而成形為膜狀的步驟;以及 使所成形的膜進行延伸的步驟。
TW105103644A 2015-02-13 2016-02-04 高分子壓電膜及其製造方法 TWI687450B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015-026709 2015-02-13
JP2015026709 2015-02-13

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201638141A TW201638141A (zh) 2016-11-01
TWI687450B true TWI687450B (zh) 2020-03-11

Family

ID=56615207

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW105103644A TWI687450B (zh) 2015-02-13 2016-02-04 高分子壓電膜及其製造方法

Country Status (7)

Country Link
US (1) US10669397B2 (zh)
EP (1) EP3258508B1 (zh)
JP (1) JP6343687B2 (zh)
KR (1) KR20170102953A (zh)
CN (1) CN107251252B (zh)
TW (1) TWI687450B (zh)
WO (1) WO2016129400A1 (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI803657B (zh) * 2018-08-09 2023-06-01 日商三菱瓦斯化學股份有限公司 印刷配線板用樹脂組成物、預浸體、疊層板、覆金屬箔疊層板、印刷配線板及多層印刷配線板
CN109687765B (zh) * 2019-01-31 2020-09-22 华中科技大学鄂州工业技术研究院 一种高性能压电纳米发电机及其制备方法
CN113821114A (zh) * 2020-06-18 2021-12-21 宸鸿科技(厦门)有限公司 电子装置
JP2022117125A (ja) * 2021-01-29 2022-08-10 セイコーエプソン株式会社 高分子圧電材料射出成形体、圧電素子、高分子圧電材料射出成形体の製造装置および高分子圧電材料射出成形体の製造方法
JPWO2023067900A1 (zh) * 2021-10-22 2023-04-27

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102484199A (zh) * 2010-08-25 2012-05-30 三井化学株式会社 高分子压电材料和其制造方法
WO2014168188A1 (ja) * 2013-04-10 2014-10-16 三井化学株式会社 積層体

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5953642B2 (ja) * 1980-04-11 1984-12-26 松下電器産業株式会社 圧電用または焦電用フィルムの延伸分極方法
US4434114A (en) 1982-02-04 1984-02-28 Pennwalt Corporation Production of wrinkle-free piezoelectric films by poling
JP3074404B2 (ja) 1991-07-31 2000-08-07 タキロン株式会社 高分子圧電材
JPH08336883A (ja) 1995-06-09 1996-12-24 Mitsui Toatsu Chem Inc フィルムの押出成形方法
JP3691658B2 (ja) * 1998-04-03 2005-09-07 株式会社クラレ マイクロ波を用いた分子配向度計測方法および装置
JP2001219522A (ja) * 2000-02-14 2001-08-14 Mitsubishi Plastics Ind Ltd ポリ乳酸系積層2軸延伸フィルム
JP4445277B2 (ja) 2004-01-29 2010-04-07 三井化学株式会社 ポリ乳酸系樹脂と無機化合物からなる高分子圧電材料
DE102005020424A1 (de) 2005-04-29 2006-11-02 Röhm Gmbh Verfahren zur Herstellung einer Folie aus thermoplastischem Kunststoff, Folie und Verwendung der Folie
KR20130103595A (ko) * 2010-12-06 2013-09-23 닛토덴코 가부시키가이샤 유기 el 디스플레이용 반사방지 원편광판 및 유기 el 디스플레이
JP5656669B2 (ja) * 2011-01-26 2015-01-21 帝人株式会社 積層フィルム
CN102744851A (zh) 2011-04-20 2012-10-24 住友化学株式会社 结晶性树脂薄膜制造方法和结晶性树脂薄膜制造装置
JP5259026B1 (ja) * 2011-10-13 2013-08-07 三井化学株式会社 高分子圧電材料、およびその製造方法
KR101489115B1 (ko) 2011-12-13 2015-02-02 미쓰이 가가쿠 가부시키가이샤 고분자 압전 재료 및 그 제조 방법
JP6271121B2 (ja) 2012-10-26 2018-01-31 三井化学株式会社 高分子圧電材料及びその製造方法並びに高分子圧電材料用組成物
KR101826402B1 (ko) 2013-07-04 2018-02-06 미쯔이가가꾸가부시끼가이샤 필름 및 고분자 압전 재료

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102484199A (zh) * 2010-08-25 2012-05-30 三井化学株式会社 高分子压电材料和其制造方法
WO2014168188A1 (ja) * 2013-04-10 2014-10-16 三井化学株式会社 積層体

Also Published As

Publication number Publication date
CN107251252A (zh) 2017-10-13
JPWO2016129400A1 (ja) 2017-06-29
EP3258508A4 (en) 2018-10-31
WO2016129400A1 (ja) 2016-08-18
CN107251252B (zh) 2019-11-29
TW201638141A (zh) 2016-11-01
EP3258508A1 (en) 2017-12-20
KR20170102953A (ko) 2017-09-12
JP6343687B2 (ja) 2018-06-13
US20180022895A1 (en) 2018-01-25
EP3258508B1 (en) 2021-02-24
US10669397B2 (en) 2020-06-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5259026B1 (ja) 高分子圧電材料、およびその製造方法
JP5313414B1 (ja) 高分子圧電材料、およびその製造方法
WO2012026494A1 (ja) 高分子圧電材料、およびその製造方法
TWI687450B (zh) 高分子壓電膜及其製造方法
JP6275135B2 (ja) フィルム及び高分子圧電材料
WO2015079899A1 (ja) 高分子圧電材料及びその製造方法
JP6300458B2 (ja) 積層圧電素子
JP2014086703A (ja) 高分子圧電材料及びその製造方法並びに高分子圧電材料用組成物
JP6239444B2 (ja) 高分子圧電材料
KR101972242B1 (ko) 고분자 압전 필름
JP6300948B2 (ja) 高分子圧電フィルム
KR20160007623A (ko) 결정화 고분자 필름 및 그 제조 방법
JP2016138239A (ja) 高分子圧電材料及びその製造方法
JP2017191951A (ja) 高分子圧電材料及びその製造方法並びに高分子圧電材料用組成物
JP2017126615A (ja) 高分子圧電材料
JP2016172797A (ja) 高分子圧電材料、およびその製造方法