Способ изготовления пленочного полимерного электрета

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЛЕНОЧНОГО ПОЛИМЕРНОГО ЭЛЕКТРЕТА(71) Заявитель Белорусский национальный технический университет(72) Авторы Сычик Василий Андреевич Ермакова Ольга Александровна(73) Патентообладатель Белорусский национальный технический университет(57) Способ изготовления пленочного полимерного электрета путем термообработки пленочного полимерного материала, охлаждения и воздействия полем коронного разряда, отличающийся тем, что термообработку пленочного полимерного материала проводят при температуре, равной 0,8-0,9 температуры текучести, в течение 15-30 мин, затем воздействуют постоянным электрическим полем при напряжении 2 кВ в течение 0,5-1,5 мин, охлаждают до комнатной температуры и затем воздействуют полем коронного разряда при напряжении 15-30 кВ и времени поляризации 1 мин при снятом постоянном электрическом поле. Изобретение относится к области получения пленочных полимерных электретов и может быть использовано в качестве источника внешнего электрического поля, а также для изготовления мембран, аккумуляторов энергии, микрофонов и др. Известен способ изготовления электрета 1, заключающийся в том, что системы ААОП-А подвергались отжигу и выдержке в электролите, а затем электретированию в ко 9421 1 2007.06.30 ронном разряде. Способ позволяет изготавливать электреты с невысокими значениями величины и стабильности заряда во времени (0600 В,700-800 сут.). Также известен способ изготовления пленочного полимерного электрета 2, заключающийся в послойном напылении полиэтилена на подложку, а затем охлаждении в поле коронного разряда. Электреты, изготовленные этим способом, обладают недостаточно высокой величиной заряда во времени (010-15 Кл). Прототипом предлагаемого изобретения является способ изготовления пленочного полимерного электрета 3, который заключается в следующем на полимерный пленочный материал, в качестве которого берут полиэтилентерефталатную пленку с покрытием из сополимера винилхлорида с винилацетатом, подвергают термообработке при 90-120 С в течение 40-120 мин, а затем воздействуют полем коронного разряда при напряжении 2545 кВ и времени поляризации 1-2 мин в процессе охлаждения, причем покрытие формируют на полиэтилентерефталатной пленке из 5-7 -го раствора сополимера в ацетоне. Недостатками прототипа являются а) недостаточно высокая величина заряда (010-14 Кл) б) недостаточная стабильность заряда во времени (700 сут.) в) необходимость изготовления покрытия для полимерного пленочного материала. Задачей, решаемой изобретением, является повышение величины заряда и его стабильности во времени. Поставленная задача достигается тем, что в способе изготовления пленочного полимерного электрета путем термообработки пленочного полимерного материала, охлаждения и воздействия полем коронного разряда термообработку пленочного полимерного материала проводят при температуре, равной 0,8-0,9 температуры текучести, в течение 15-30 мин, затем воздействуют постоянным электрическим полем при напряжении 2 кВ в течение 0,5-1,5 мин, охлаждают до комнатной температуры и затем воздействуют полем коронного разряда при напряжении 15-30 кВ и времени поляризации 1 мин при снятом постоянном электрическом поле. В известных технических решениях признаков, сходных с заявленным не обнаружено. Поэтому предложенное изобретение - способ изготовления пленочного полимерного электрета - обладает существенными отличиями. Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1, 2 приведены схемы реализации изобретения, на фиг. 3 - результаты. Полимерный материал - пленочный фторопласт подвергают нагреву в течение 1530 мин при температуре 200-250 С и воздействуют постоянным электрическим полем при напряжении 2 кВ в течение 0,5-1,5 мин (фиг. 1). Далее образец охлаждают до комнатной температуры и воздействуют на него полем коронного разряда 15-30 кВ в течение 1 мин (фиг. 2). Воздействие постоянным электрическим полем осуществляют с помощью высоковольтного источника УП-10, переменным - с помощью высоковольтного импульсного источника питания, изготовленного на основе катушки Румпкарфа и контактного прерывателя 50 Гц. Затем по результатам измерения параметров свежеприготовленных образцов и образцов в процессе хранения методом вибрирующего электрода рассчитывается поверхностная плотность заряда электрета(1)-0/,где- диэлектрическая проницаемость материала образца 0 - диэлектрическая постоянная- переменное синусоидальное напряжение, равное 9421 1 2007.06.30 Величина А является коэффициентом, зависящим только от диэлектрической проницаемости электрета, его размеров (, ) и зазора 0(/) 1/(0/1),(3) где- круговая частота колебаний электрода- амплитуда колебаний верхнего электрода относительно среднего положения- сопротивление цепи. Данное изобретение иллюстрируется следующими примерами конкретного выполнения. Пример 1. Фторопластовую пленку размером 55 см и толщиной 0,8 мм размещают между нижним и верхним электродами, помещают в электрическую печь и подвергают нагреву в течение п 15 мин при температуре 220 С. Затем подводят к электродам постоянное напряжение 1 - 2 кВ и выдерживают в течение времени п 11,5 мин. Далее печь медленно охлаждают. При этом образец находится под тем же напряжением п 1. После снижения температуры печи до комнатной на образец воздействуют переменным полем коронного разряда п 230 кВ в течение п 21 мин. Электрод находится на расстоянии 0,3-0,5 см от поверхности электрета. При этом осуществляется процесс внедрения отрицательных ионов на отрицательно заряженную поверхность электрета. Пример 2. Аналогичен примеру 1, но фторопластовую пленку выбирают толщиной 0,5 мм. Примеры 3, 4. Аналогичны примеру 1, но фторопластовую пленку выбирают толщиной 0,2 0,3 мм. Пример 5, 6. Аналогичны примеру 1, но фторопластовую пленку подвергают нагреву в течение п 30 мин при температуре 200 С, напряжение коронного разряда п 2 составляет 15,20 кВ. Пример 7. Аналогичен примеру 3, но фторопластовую пленку подвергают нагреву в течение п 30 мин при температуре 200 С, напряжение коронного разряда п 2 составляет 20 кВ. Свойства сформированных электретов представлены в таблице и на фиг. 3, где кривая 1 - прототип, кривая 2 - предлагаемый способ. Условия получения электретов и их свойства условия термообработки Начальная элек- Разность потен при- Толщина третная разность циалов после Т, п п 1, п 1 п 2, п 2 мера пленки потенциалов 100 суток хранеС мин кВ мин кВ мин 0,ния , В 1 0,8 220 15 2 1,5 30 1 2500 2100 2 0,5 220 15 2 1,5 30 1 2450 2050 3 0,2 220 15 2 1,5 30 1 2000 1800 4 0,3 220 15 2 1,5 30 1 2100 1850 5 0,8 200 30 2 1,5 15 1 1950 1750 6 0,8 200 30 2 1,5 20 1 1980 1850 7 0,2 200 30 2 1,5 20 1 2000 1850 Как следует из таблицы, предложенный метод позволяет формировать электреты, поверхностная плотность заряда и разность потенциалов которых в 1,5-2 раза выше, чем у прототипа и аналогов. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4