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結(jié)晶化高分子膜及其制造方法_2

文檔序號(hào):9528903閱讀:來源:國(guó)知局
9] 本發(fā)明中的高分子(A)是重均分子量為5萬~100萬、且在結(jié)晶化速度最快的溫 度下的半結(jié)晶時(shí)間在180秒~900秒的范圍內(nèi)的高分子。
[0070] 此處,所謂"在結(jié)晶化速度最快的溫度下的半結(jié)晶時(shí)間",是指將非晶狀態(tài)的高分 子于結(jié)晶化速度最快的溫度進(jìn)行加熱保持時(shí)出現(xiàn)的、顯現(xiàn)總放熱量的二分之一的放熱量的 時(shí)間。
[0071] 本發(fā)明中,"結(jié)晶化速度最快的溫度"及"在結(jié)晶化速度最快的溫度下的半結(jié)晶時(shí) 間",均為利用差示掃描熱分析法(DSC法)求出的值。
[0072]"結(jié)晶化速度最快的溫度"根據(jù)高分子(A)的種類而不同,例如為105°C~135°C, 優(yōu)選為ll〇°C~130°C,更優(yōu)選為110°C~125°C。
[0073] 例如,對(duì)于作為通常的高分子的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)而言,"結(jié)晶化速度 最快的溫度"為160°C,"在結(jié)晶化速度最快的溫度下的半結(jié)晶時(shí)間"為40秒~100秒。
[0074] 因此,與PET相比,本發(fā)明的高分子(A)可以說是"在結(jié)晶化速度最快的溫度下的 半結(jié)晶時(shí)間"長(zhǎng)的(即,結(jié)晶化的進(jìn)行慢的)高分子。
[0075] 高分子(A)的上述半結(jié)晶時(shí)間在180秒~900秒的范圍內(nèi)。
[0076]本發(fā)明中,選擇顯示出上述范圍的半結(jié)晶時(shí)間的高分子(A),是用于使總霧度與內(nèi) 部霧度之差為0. 8%以下的手段之一。
[0077] S卩,上述半結(jié)晶時(shí)間小于180秒時(shí),產(chǎn)生總霧度與內(nèi)部霧度之差大于0.8%的傾 向。
[0078] 此外,上述半結(jié)晶時(shí)間大于900秒時(shí)也產(chǎn)生總霧度與內(nèi)部霧度之差大于0. 8%的 傾向。此外,由于結(jié)晶化的進(jìn)行過慢,所以制作結(jié)晶化高分子膜時(shí)的生產(chǎn)率降低。
[0079] 上述半結(jié)晶時(shí)間優(yōu)選為300秒~700秒,更優(yōu)選為400秒~600秒。
[0080] 高分子㈧的更優(yōu)選的范圍將在下文中記述。
[0081] 此外,作為用于使結(jié)晶化高分子膜中總霧度與內(nèi)部霧度之差為0.8%以下的更進(jìn) 一步的手段,優(yōu)選為通過使含有高分子(A)的膜的主面與具有顯示出脫模性的表面的加熱 部件的該表面接觸從而對(duì)上述膜進(jìn)行加熱而得到結(jié)晶化高分子膜的手段。該手段的詳細(xì)內(nèi) 容將在下文中記述。
[0082] 本發(fā)明中,所謂膜的"主面",是指膜的表面中面積最大的面。
[0083] 例如,膜具有10mmX0. 05mm見方的面A、3mmX0. 05mm見方的面B、和10mmX3mm見 方的面C各2個(gè)時(shí),該膜的主面為面C,該膜具有2個(gè)主面。
[0084] 〈結(jié)晶度〉
[0085] 本發(fā)明的結(jié)晶化高分子膜的通過DSC法(差示掃描熱分析法)得到的結(jié)晶度為 20%~80%。
[0086]若結(jié)晶度小于20%,則存在膜的強(qiáng)度不足的傾向。
[0087] 若結(jié)晶度大于80%,則存在膜的透明性不足(即,內(nèi)部霧度增高)的傾向。
[0088] 此外,結(jié)晶度為20 %~80 %時(shí),這在提高內(nèi)部霧度的面內(nèi)均勻性方面也是有利 的。
[0089] 結(jié)晶度優(yōu)選為30 %~70 %。
[0090] 此外,結(jié)晶化高分子膜的結(jié)晶度為20%以上時(shí),這在將結(jié)晶化高分子膜用作壓電 膜時(shí)提高壓電性(壓電常數(shù))方面也是有利的。
[0091] 〈拉伸彈性模量〉
[0092] (結(jié)晶化高分子膜的拉伸彈性模量(TD、MD)的測(cè)定)
[0093] 關(guān)于結(jié)晶化高分子膜的TD方向的拉伸彈性模量(TD)及MD方向的拉伸彈性模量 (MD),依照J(rèn)IS-K-7127進(jìn)行測(cè)定即可。
[0094] (Emax/Emin的計(jì)算)
[0095] 最大的拉伸彈性模量Emax相對(duì)于最小的拉伸彈性模量Emin之比(Emax/Emin), 可基于如上所述進(jìn)行測(cè)定而得到的拉伸彈性模量(TD、MD)來計(jì)算。此時(shí),將拉伸彈性模量 (TD、MD)中最小的拉伸彈性模量設(shè)為Emin,將最大的拉伸彈性模量設(shè)為Emax。
[0096] 此外,本發(fā)明的結(jié)晶化高分子膜的最大的拉伸彈性模量Emax相對(duì)于最小的拉伸 彈性模量Emin之比(Emax/Emin)優(yōu)選為1. 30~2. 50。
[0097] 上述形態(tài)的結(jié)晶化高分子膜可以例如經(jīng)由拉伸處理而制作。
[0098] 此處,Emin是與結(jié)晶化高分子膜的主面平行的方向的拉伸彈性模量中的最小值, Emax是與結(jié)晶化高分子膜的主面平行的方向的拉伸彈性模量中的最大值。
[0099] 若上述比(Emax/Emin)為1. 30以上,則膜的強(qiáng)度進(jìn)一步提高。
[0100] 另一方面,若上述比(Emax/Emin)為2. 50以下,則能夠抑制顯示出Emin的方向 (例如,在膜的面內(nèi)與主要拉伸方向正交的方向)的強(qiáng)度的降低。
[0101] 上述比(Emax/Emin)優(yōu)選為1. 50~2. 30,更優(yōu)選為1. 70~2. 10。
[0102] 〈標(biāo)準(zhǔn)化分子取向M0Rc>
[0103] 此外,本發(fā)明的結(jié)晶化高分子膜的標(biāo)準(zhǔn)化分子取向MORc優(yōu)選為3. 5~15. 0。
[0104] 若標(biāo)準(zhǔn)化分子取向MORc在3. 5~15. 0的范圍內(nèi),則能夠?qū)⒛さ膹?qiáng)度維持在較高 水平,并且能夠抑制特定方向(例如,在膜的面內(nèi)與主要拉伸方向正交的方向)的膜強(qiáng)度的 降低。
[0105] 此外,若MORc在上述范圍內(nèi),則沿拉伸方向排列的高分子㈧多,結(jié)果取向晶體的 生成率變高,能夠呈現(xiàn)出高壓電性。
[0106] 此處,在說明標(biāo)準(zhǔn)化分子取向MORc之前,首先對(duì)分子取向度MOR(Molecular OrientationRatio)進(jìn)行說明。
[0107] 分子取向度M0R是表示分子的取向程度的值,可通過如下所述的微波測(cè)定法來測(cè) 定。
[0108] 即,將試樣(膜)以上述試樣面(膜面)與微波的行進(jìn)方向垂直的方式配置于已 知的微波分子取向度測(cè)定裝置(也稱為微波透射型分子取向計(jì))的微波共振導(dǎo)波管中。然 后,在向試樣連續(xù)照射振動(dòng)方向集中于一個(gè)方向的微波的狀態(tài)下,使試樣在與微波的行進(jìn) 方向垂直的面內(nèi)旋轉(zhuǎn)0~360°,測(cè)定透過試樣的微波強(qiáng)度,由此求出分子取向度M0R。
[0109] 上述標(biāo)準(zhǔn)化分子取向MORc是將基準(zhǔn)厚度tc設(shè)定為50μm時(shí)的M0R值,可以通過 下述式求出。
[0110] MORc= (tc/t)X(M0R-D+1
[0111] (tc:要校正的基準(zhǔn)厚度,t:試樣厚度)
[0112] 標(biāo)準(zhǔn)化分子取向MORc可以利用已知的分子取向計(jì)(例如王子計(jì)測(cè)機(jī)器株式會(huì)社 制微波方式分子取向計(jì)M0A-2012A、M0A-6000等)以4GHz或12GHz左右的共振頻率進(jìn)行測(cè) 定。
[0113] 此外,標(biāo)準(zhǔn)化分子取向MORc能夠通過制造結(jié)晶化高分子膜時(shí)的結(jié)晶化的條件(例 如,加熱溫度及加熱時(shí)間)及拉伸的條件(例如,拉伸溫度及拉伸速度)來控制。
[0114] 需要說明的是,標(biāo)準(zhǔn)化分子取向MORc也可以轉(zhuǎn)換為將相位差量(延遲)除以膜的 厚度而得的雙折射率An。
[0115] 具體而言,延遲可以使用大塚電子株式會(huì)社制RETS100進(jìn)行測(cè)定。此外,MORc和 Δη大體為直線性比例關(guān)系,并且Δη為0時(shí),MORc為1。
[0116] 例如,在高分子(A)為聚乳酸系高分子,于測(cè)定波長(zhǎng)550nm處測(cè)定雙折射率Δη 時(shí),標(biāo)準(zhǔn)化分子取向MORc的優(yōu)選范圍的下限2.0可以轉(zhuǎn)換為雙折射率Δη為0.005。此外, 結(jié)晶化高分子膜的標(biāo)準(zhǔn)化分子取向MORc與結(jié)晶度之積的優(yōu)選范圍的下限40可以轉(zhuǎn)換為結(jié) 晶化高分子膜的雙折射率Aη與結(jié)晶度之積為0. 1。
[0117] 〈標(biāo)準(zhǔn)化分子取向MORc與結(jié)晶度之積〉
[0118] 結(jié)晶化高分子膜的標(biāo)準(zhǔn)化分子取向MORc與結(jié)晶度之積優(yōu)選為40~700,進(jìn)一步 優(yōu)選為75~680,進(jìn)一步優(yōu)選為90~660,進(jìn)一步優(yōu)選為125~650,進(jìn)一步優(yōu)選為180~ 350〇
[0119] 若上述積在40~700的范圍內(nèi),則能適宜地維持透明性及尺寸穩(wěn)定性。
[0120] 此外,在將結(jié)晶化高分子膜用作壓電膜的情況下,壓電性也被適宜地維持。
[0121] 〈壓電常數(shù)d14 (應(yīng)力-電荷法)>
[0122] 本發(fā)明的結(jié)晶化高分子膜可合適地用作例如壓電膜。
[0123] 從合適地用作壓電膜的觀點(diǎn)考慮,于25°C利用應(yīng)力-電荷法測(cè)得的結(jié)晶化高分子 膜的壓電常數(shù)d14優(yōu)選為lpC/N以上。
[0124] 以下,也將"于25°C利用應(yīng)力-電荷法測(cè)得的壓電常數(shù)d14"簡(jiǎn)稱為"壓電常數(shù)d14" 或"壓電常數(shù)"。
[0125] 以下,對(duì)基于應(yīng)力-電荷法的壓電常數(shù)d14的測(cè)定方法的一例進(jìn)行說明。
[0126] 首先,將結(jié)晶化高分子膜沿相對(duì)于結(jié)晶化高分子膜的拉伸方向(MD方向)成45° 的方向切割成150mm、沿與成45°的方向正交的方向切割成50mm,制作矩形試驗(yàn)片。接下 來,將得到的試驗(yàn)片安裝至昭和真空SIP-600的試驗(yàn)臺(tái)上,在試驗(yàn)片的一面蒸鍍A1,使得A1 的蒸鍍厚度成為約50nm。接著,在試驗(yàn)片的另一面同樣地進(jìn)行蒸鍍,在試驗(yàn)片的兩面被覆 A1,形成A1導(dǎo)電層。
[0127] 將兩面形成有A1導(dǎo)電層的150mmX50mm的試驗(yàn)片(結(jié)晶性高分子壓電體)沿相 對(duì)于結(jié)晶化高分子膜的拉伸方向(MD方向)成45°的方向切割成120mm、沿與成45°的方 向正交的方向切割成1〇臟,切出120mmX10mm的矩形膜。將其作為壓電常數(shù)測(cè)定用樣品。
[0128] 將得到的樣品以不松弛的方式安裝于已將夾頭間距離設(shè)定為70mm的拉伸試驗(yàn)機(jī) (AND公司制,TENSILONRTG-1250)。以十字頭速度5mm/min以施加力在4N和9N之間往返 的方式周期性地施力。此時(shí),為了測(cè)定對(duì)應(yīng)于施加力而在樣品上產(chǎn)生的電荷量,將靜電電容 為Qm(F)的電容器與樣品并聯(lián),經(jīng)由緩沖放大器測(cè)定該電容器Cm(95nF)的端子間電壓V。 以上測(cè)定在25°C的溫度條件下進(jìn)行。作為電容器電容Cm與端子間電壓Vm之積,計(jì)算產(chǎn)生 的電荷量Q(C)。壓電常數(shù)d14利用下式計(jì)算。
[0129] d14= (2Xt)/LXCm*ΔVm/ΔF
[0130] t:樣品厚度(m)
[0131] L:夾頭間距離(m)
[0132] Cm:并聯(lián)電容器電容(F)
[0133] ΔVm/ΔF:電容器端子間的電壓變化量相對(duì)于力的變化量之比
[0134] 壓電常數(shù)d14越高,結(jié)晶化高分子膜相對(duì)于施加于所述結(jié)晶化高分子膜的電壓的 位移越大,相反地相對(duì)于施加于結(jié)晶化高分子膜的力而產(chǎn)生的電壓越大,作為壓電膜是有 用的。
[0135] 具體而言,結(jié)晶化高分子膜中,于25°C利用應(yīng)力-電荷法測(cè)得的壓電常數(shù)d14優(yōu)選 為lpC/N以上,更優(yōu)選為3pC/N以上,進(jìn)一步優(yōu)選為4pC/N以上。此外,壓電常數(shù)d14的上限 沒有特別限定,但從下文所述的透明性等的均衡性的觀點(diǎn)考慮,為使用螺旋手性高分子的 結(jié)晶化高分子膜時(shí),優(yōu)選為50pC/N以下,更優(yōu)選為30pC/N以下。
[0136] 此外,同樣地,從與透明性的均衡性的觀點(diǎn)考慮,利用共振法測(cè)得的壓電常數(shù)d14 優(yōu)選為15pC/N以下
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