СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРЕТА Российский патент 1996 года по МПК H01G7/02 

Изобретение относится к области получения пленочных полимерных электретов и может быть использовано в качестве источников внешнего электрического поля, а также для изготовления мембран, конденсаторных микрофонов, аккумуляторов энергии и др.

Известны способы изготовления электретов путем воздействия на полимерные пленочные материалы полем коронного разряда, в качестве полимерных пленочных материалов используют политетрафторэтилен, полиэтилен, полипропилен, полиамид и др. [1]
Недостатками электретов, изготовленных этими способами, является то, что они обладают недостаточной величиной и стабильностью заряда во времени (U_o= 200^oC400 В, τ_хр. 5 часов^oC100 суток).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому эффекту является способ изготовления электрета путем воздействия на полимерный пленочный материал из полиэтилентерефталата полем коронного разряда.

Электреты, изготовленные этим способом, обладают невысоким значением потенциала поверхности и нестабильностью его во времени [2]
Задачей изобретения является увеличение величины и стабильности заряда во времени электрета, изготовленного заявляемым способом.

Техническая задача решается способом изготовления электрета путем воздействия на полимерный пленочный материал полем коронного разряда, в котором в качестве полимерного пленочного материала берут полиэтилентерефталатную пленку с покрытием из сополимера винилхлорида с винилацетатом и подвергают термообработке при 90-120^oС в течение 40-120 минут, а затем воздействуют полем коронного разряда при напряжении поляризации 25-45 кВ и времени поляризации 60-120 с в процессе охлаждения, причем покрытие формируют на полиэтилентерефталатной пленке из 5-7%-ного раствора сополимере в ацетоне, что позволяет получить электреты с начальной электретной разностью потенциалов в 15 раз большей по сравнению с прототипом и большей стабильностью заряда во времени.

Сополимер винилхлорида с винилацетатом имеет общую формулу:

где (см. ТУ 6-01-1181-87) массовая доля Сl (%) 52,5; массовая доля звеньев винилового спирта 4-6.

Раствор сополимера винилхлорида с винилацетатом в ацетоне для формирования покрытия на полиэтилентерефталатной пленке готовят следующим образом: берут 5-7 г сополимера и растворяют небольшими порциями при постоянном перемешивании в 95-93 г ацетона до гомогенного состояния.

В качестве подложки используют полиэтилентерефталатную пленку (ТУ 6-05-1454-71) толщиной от 15 до 90 мкм.

Воздействие поля коронного разряда на образцы осуществляют в газовой среде с помощью высоковольтного источника питания ВС-23, который подключается к системе игольчатых электродов (Межвузовский сборник научных работ "Электретный эффект и электрическая релаксация в твердых диэлектриках". М. 1984. с. 157-159/.

Данное изобретение иллюстрируется следующими примерами конкретного выполнения:
Пpимер 1.

Готовят 5%-ный раствор сополимера винилхлорида с винилацетатом в ацетоне (5 г сополимера в 95 г ацетона), наносят его на полиэтилентерефталатную пленку толщиной 15 мкм. Полимерный пленочный материал с покрытием из сополимера винилхлорида с винилацетатом подвергают термообработке при температуре 90^oС в течение 40 минут, а затем воздействуют полем коронного разряда в процессе охлаждения при напряжении поляризации U_п 35 кВ и времени поляризации τ_п= 60 с..

Пример 2. Аналогичен примеру 1, но на полиэтилентерефталатную пленку наносят 6%-ный раствор сополимера винилхлорида с винилацетатом в ацетоне.

Пример 3. Аналогичен примеру 1, но на полиэтилентерефталатную пленку наносят 7%-ный раствор сополимера винилхлорида с винилацетатом в ацетоне.

Примеры 4-7. Аналогичны примеру 1, но 5%-ный раствор сополимера винилхлорида с винилацетатом в ацетоне наносят на полиэтилентерефталатную пленку толщиной 25, 65, 75 и 90 мкм.

Примеры 8-11. Аналогичны примеру 2, но 6%-ный раствор сополимера винилхлорида с винилацетатом в ацетоне наносят на полиэтилентерефталатную пленку толщиной 25, 65, 75 и 90 мкм.

Примеры 12-15. Аналогичны примеру 3, но 7%-ный раствор сополимера винилхлорида с винилацетатом в ацетоне наносят на полиэтилентерефталатную пленку толщиной 25, 65, 75 и 90 мкм.

Пример 16. Аналогичен примеру 1, но полимерный пленочный материал с покрытием из сополимера винилхлорида с винилацетатом подвергают термообработке при температуре 120^oС.

Примеры 17-20. Аналогичны примеру 16, но 5%-ный раствор сополимера винилхлорида с винилацетатом в ацетоне наносят на полиэтилентерефталатную пленку толщиной 25, 65, 75 и 90 мкм.

Пример 21. Аналогичен примеру 2, но полимерный пленочный материал с покрытием из сополимера винилхлорида с винилацетатом подвергают термообработке при температуре 120^oС.

Примеры 22-35. Аналогичны примеру 21, но 6%-ный раствор сополимера винилхлорида с винилацетатом наносят на полиэтилентерефталатную пленку толщиной 25, 65, 75 и 90 мкм.

Пример 26. Аналогичен примеру 3, но полимерный пленочный материал с покрытием из сополимера винилхлорида с винилацетатом подвергают термообработке при 120^oС.

Примеры 27-30. Аналогичны примеру 26, но 7-ный раствор сополимера винилхлорида с винилацетатом в ацетоне наносят на полиэтилентерефталатную пленку толщиной 25, 65, 75 и 90 мкм.

Пример 31. Аналогичен примеру 1, но полимерный пленочный материал с покрытием из сополимера винилхлорида с винилацетатом подвергают термообработке при 160^oС.

Примеры 32-35. Аналогичны примеру 31, но 5%-ный раствор сополимера винилхлорида с винилацетатом в ацетоне наносят на полиэтилентерефталатную пленку толщиной 25, 65, 75 и 90 мкм.

Пример 36. Аналогичен примеру 2, но полимерный пленочный материал с покрытием из сополимера винихлорида с винилацетатом подвергают термообработке при 160^oС.

Примеры 37-40. Аналогичны примеру 36, но 6%-ный раствор сополимера винилхлорида с винилацетатом в ацетоне наносят на полиэтилентерефталатную пленку толщиной 25, 65, 75 и 90 мкм.

Пример 41. Аналогичен примеру 3, но полимерный пленочный материал с покрытием из сополимера винилхлорида с винилацетатом подвергают термообработке при температуре 160^oС.

Примеры 42-45. Аналогичны примеру 41, но 7%-ный раствор сополимера винилхлорида с винилацетатом в ацетоне наносят на полиэтилентерефталатную пленку толщиной 25, 65, 75 и 90 мкм.

Пример 46. Аналогичен примеру 1, но полимерный пленочный материал с покрытием из сополимера винилхлорида с винилацетатом подвергают термообработке в течение 60 минут.

Примеры 47-60. Аналогичны примеру 46, но 5, 6 и 7%-ные растворы сополимера винилхлорида с винилацетатом в ацетоне наносят на полиэтилентерефталатную пленку толщиной 25, 65, 75 и 90 мкм.

Пример 61. Аналогичен примеру 1, но полимерный пленочный материал с покрытием из сополимера винилхлорида с винилацетатом подвергают термообработке при температуре 120^oС в течение 60 минут.

Примеры 62-75. Аналогичны примеру 61, но 5, 6 и 7%-ные растворы сополимера винилхлорида с винилацетатом в ацетоне наносят на полиэтилентерефталатную пленку толщиной 25, 65, 75 и 90 мкм.

Пример 76. Аналогичен примеру 1, но полимерный пленочный материал с покрытием из сополимера винилхлорида с винилацетатом подвергают термообработке при 160^oС в течение 60 минут.

Примеры 77-90. Аналогичны примеру 76, но 5, 6 и 7%-ные растворы сополимера винилхлорида с винилацетатом в ацетоне наносят на полиэтилентерефталатную пленку толщиной 25, 65, 75 и 90 мкм.

Пример 91. Аналогичен примеру 1, но полимерный пленочный материал с покрытием из сополимера винилхлорида с винилацетатом подвергают термообработке при температуре 90^oС в течение 120 минут.

Примеры 92-105. Аналогичны примеру 91, но 5, 6 и 7%-ные растворы сополимера винилхлорида с винилацетатом в ацетоне наносят на полиэтилентерефталатную пленку толщиной 25, 65, 75 и 90 мкм.

Пример 106. Аналогичен примеру 1, но полимерный пленочный материал с покрытием из сополимера винилхлорида с винилацетатом подвергают термообработке при температуре 120^oС в течение 120 минут.

Примеры 107-120. Аналогичны примеру 106, но 5, 6 и 7%-ные растворы сополимера винилхлорида с винилацетатом в ацетоне наносят на полиэтилентерефталатную пленку толщиной 25, 65, 75 и 90 мкм.

Пример 121. Аналогичен примеру 1, но полимерный пленочный материал с покрытием из сополимера винилхлорида с винилацетатом подвергают термообработке при 160^oС в течение 120 минут.

Примеры 122-135. Аналогичны примеру 121, но 5, 6 и 7%-ные растворы сополимера винилхлорида с винилацетатом в ацетоне наносят на полиэтилентерефталатную пленку толщиной 25, 65, 75 и 90 мкм.

Примеры 136-137. Аналогичны примеру 26, но воздействуют полем коронного разряда при напряжении 25 и 45 кВ.

Примеры 138-139. Аналогичны примеру 28, но воздействуют полем коронного разряда при напряжении 25 и 45 кВ.

Примеры 140-141. Аналогичны примеру 30, но воздействуют полем коронного разряда при напряжении 25 и 45 кВ.

Примеры 142-143. Аналогичны примеру 26, но воздействуют полем коронного разряда в течение 90 и 120 секунд.

Примеры 144-145. Аналогичны примеру 28, но воздействуют полем коронного разряда в течение 90 и 120 секунд.

Примеры 146-147. Аналогичны примеру 30, но воздействует полем коронного разряда в течение 90 и 120 секунд.

Примеры 150-151 (по прототипу).

Данные по режимным условиям изготовления электретов и их свойствам приведены в таблице 1.

Экспериментальные данные свидетельствуют о том, что величина начальной электретной разности потенциалов для электретов, полученных заявляемым способом, возрастает в 15 раз по сравнению с прототипом, в течение 200 суток величина заряда остается равной 1500-2700 В, а для прототипа она за это же время падает до нуля. ТТТ6

(57) Использование: в качестве источников внешнего электрического поля, а также для изготовления мембран, конденсаторных микрофонов, аккумуляторов энергии и др. Сущность изобретения: способ изготовления электрета путем воздействия на полимерный пленочный материал полем коронного разряда, в котором в качестве полимерного пленочного материала берут полиэтилентерефталатную пленку с покрытием из сополимера винилхлорида с винилацетатом и подвергают термообработке при 90-120^oС в течение 40-120 минут, а затем воздействуют полем коронного разряда при напряжении 25-45 кВ и времени поляризации 60-120 секунд в процессе охлаждения, причем покрытие формируют на полиэтилентерефталатной пленке из 5-7%-ного раствора сополимера в ацетоне, что позволяет получить электреты с начальной электретной разностью потенциалов в 15 раз большей по сравнению с прототипом и большей стабильностью заряда во времени. Cпособ позволяет увеличить величину и стабильность заряда во времени. 1 табл.

Способ изготовления электрета путем воздействия на полимерный пленочный материал полем коронного разряда, отличающийся тем, что в качестве полимерного пленочного материала берут полиэтилентерефталатную пленку с покрытием из сополимера винихлорида с винилацетатом и подвергают термообработке при 90 120^oС в течение 40 120 мин, а затем воздействуют полем коронного разряда при напряжении поляризации 25 45 кВ и времени поляризации 60 120 с в процессе охлаждения, причем покрытие формируют на полиэтилентерефталатной пленке из 5 7%-ного раствора сополимера в ацетоне.