Способ получения композиционных пьезоматериалов

 

Изобретение относится ктехнологии переработки полимерных композиций и может быть использовано в производстве чувствительных пьезоэлементов. Изобретение позволяет повысить пьезомодуль и nte- зочувствительность за счет смешения порошков термопласта и пьезокерамики семейства цирконатов - титанатов свинца, термопрессования под давлением 20-50 МПа не менее трех раз, охлаждения под давлением и электротермополяризации. 6 табл.уЁ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4797104/05 (22) 20.12.89 (46) 23.02.92. Бюл. N. 7 (71) Особое конструкторское бюро "Регистр" Института физики АН АЗССР (72) М,Г. Шахтахтинский, А.И. Мамедов, M.À.

Курбанов, Х.А. Садыгов, А.M. Рамазанов, Э.А. Эфендиев, В.Э,К)ркевич, С.Н. Мусаева, Э.Д. Джафаров и M.Ô. Азизов (53) 678.027.72(088.8) (56) Стец Р.Г. и др. Высокоэффективный композиционный пьезоэлектрический материал. Химия и технология материалов для новой техники. — Сборник научных трудов

НИИТЭХИМ. М., 1980, с.22-26.

Доклады Азербайджанской ССР, т.XIII, 1987, гв 6, с.21-24.

Изобретение относится к технологии переработки полимерных композиционных материалов и может быть использовано в производстве пьезоэлементов, Цель изобретения — повышение пьезомодуля.

Пример 1. Из смеси порошков поливинилиденфторида (ПВДФ) и пьезокера- мики состава РЬТ!Оз — РЬЕГОз

РЬИЬг/з2п1/ зОз — РЬМЬг/зМ91/зОз — МпОг (ПКРЗМ), содержащего 40,50 и 60 мас.о пьезокерамики, прессуют образцы в течение 5 мин при температуре 473 К и давлении

10,20,30,40,50,70,90 МПа. Затем образцы подвергают электротермообработке при оптимальных условиях поляризации. В табл.1 приведены значения пьезомодуля бзз и пьезочувствительности 933 композиций на ос„„5Q„„1713821 А1 (я)з В 29 С 43/14, Н 01 L 41/18

2 (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ ПЪЕЗОМАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится ктехнологии переработки полимерных композиций и может быть использовано в производстве чувствительных пьезоэлементов. Изобретение позволяет повысить пьезомодуль и пьезочувствительность за счет смешения порошков термопласта и пьезокерамики семейства цирконатов — титанатов свинца, термопрессования под давлением 20 —.50

МПа не менее трех раз, охлаждения под давлением и электротермополяризации. 6 табл.

1 нове ПВДФ+ ПКРЗМ, отпрессованных при 4 различных давлениях, в зависимости от объемного содержания пьезокерамики ПКР- (Д

3М..В табл.2 приведены значения бзз и дзз, Q() композиции после 1,2,3,45 и 6-кратного прессования (Рдр = 40 МПа, степень заполнения ПВДФ:ПКР-ЗМ равна 0,4:0,6 соответственно).

Пример 2. Из смеси порошков полипропилена (ПП) и пьезокерамики состава

РЬТ! Оз — РЬЕГОз (ПКР-1) изготавливают образцы материала путем термопрессования смеси порошков при температуре 473 К и при различных давлениях. Затем образцы подвергают электротермообработке при оптимальных условиях поляризации. В табл.3 приведены значения пьезокоэффициентов бзз и цзз композиции на основе ПП:ПКР-1, 1713821

Таблица

Характеристика

Показатели пьезочувствительности композиции при давлении прессования, НПа г

10 20 30 40 50 70

2 3 4 5 6 7

Содержание наполнителя 40 об.ь

Вяз до цикла прессования, пКл/H . 60 йз после цикла прессования, пКл/Н

76 84 98 109 100 89 75

g до цикла прессования, Вм/Н

0,17 0,2 0,22

0,24 о,18 0,16

0,22

В после цикла прессования, Вм/Н

0,26 0 >21

0,21 0,24 0,28

Содержание наполнителя

0,28

0,31

50 об.ь

1 до цикла прессования, пКл/H

93 78

114 92

106 115 l 14 132

121

112

d после цикла прессования, пКл/Н

108

120

Взз До Цикла пРес» сования, Вм/Н

0,2 0,21

0,17

Вэз после цикла прессования, Вм/Н

0,23 0,27

0,24 0,17

0,285 0,27

60 об,Ж

О,21

Содержание наполнителя до цикла прессования, пКл/Н

124

110 125

100

130

91 после цикла прессования, пКл/Н

160

110

135, 185

162

130

112 до цикла прессования, Вм/Н (Взз после Цикла прессования, Вм/H

0,134 0,155 0,180 0,185 0,179 0,141 0,128

0,155 0,176 0,22

0,26

0,221 0,15

0,135

55 отпрессованных при различных давлениях однократно (до цикл.) и трехкратно (после цикл.).

Пример 3. Иэ смеси порошков полиэтилена низкой плотности (ПЭНП) и пьезокерамики состава

РЬ ПОз — P Ь2гОз — P ЬМ/1/2Мц1/20з—

Р Ь$Ьз/41-11/40з — Sw (П КР-7М) изготавливают образцы путем термопрессования смеси порошков при температуре

443 К по примеру 1.

B табл.4 приведены значения пьезокоэффициентов бзз и с1зз композиции на осно,ве ПЭВП + ПКР-7М, полученных при различных давлениях прессования однократно (до цикл.) и трехкратно (после цикл.).

В табл.5 приведена максимальная степень увеличения величины пьезомодуля и пьезочувствительности исследуемых композиций, определяемая как d""""3ç/d33 и

g """83/озз, где ззб и озз до циклически прессования, d"þ""ë и gô "" после 1 икла прессования.

5 В табл.6 для сравнения приведены результаты измерения пьезоэлектрических свойств композиции ПВДФ+ ПКР8, подвергнутой длительному прессованию в течение

20 мин.

10 Формула изобретения

Способ получения композиционных пьезоматериалов, включающий смешение порошков термопласта и пьезокерамики семейства цирконатов-титанатов свинца, тер15 мопрессование, охлаждение под давлением и электротермополяризацию, отличающийся тем, что, с целью повышения пьезомодуля, термопрессование под давлением

20-50 МПа осуществляют не менее трех раэ.

68 79 86 80 65 57

0,23 0,21 0,17 0,14

1713821

Таблица 2

50 об.Ф

Ф = 40 об.3

Число циклов 33

Ф = 60 об. ь

Й3а, пКл/Н g33, Вм/Н dз3, пКл/Н Ваа, Вм/Н

Т а б л и ц а 3

Показатели пьезочувствительности композиции при давлении прессования, МПа

-т

10 20 30 40 50 70 90

Хара ктеристика

Содержание наполнителя 40 об.ф йа, до цикла прессования, пКл/Н

48 57 65

56 64 76

78

dye после цикла прессования, пКл/Н

80

g з, до цикла прессования, Вм/Н

0,22

0,17 0,21 0,25

0,29 0,27

0,3

0,34 0,31

50 об.4

0,23

К3, после цикла. прессования, Вм/Н

0,21 0,25 0,29

0,3

Содержание наполнителя до цикла прессования, пКл/Н

64 78 94

84 97 112

81

100

82 и после цикла прессования, пКл/Н

104

119

Взэ прессования, Вм/Н

0,16 0,2 0,23 0,25 0,23 0,21 0,17 после цикла прессования, Вм/Н

0,21 0,24 0,3

Содержание наполнителя

0,26 0,24

0,2

0,32

60 об,4 йаа до цикла прессования, пКл/Н

70 85 98

102 95

dз3 после цикла прессования, пКл/Н

91 99 115 .121

112

0,140 0,175 0,2 0,21

g, до цикла прессо33 вания, Вм/Н

0,19 0,174 0,141

g 3 после цикла пргссование, Вм/Н

0,187 0,203 0,23

0,19 0,178

0,22

0,25

5С

1

3

5

86

98

106

109

108 пКл/Н g3., Вм/Н

0,24

0,25

0,27

0,30

0,31

0,31

121

126

132

138

138

137

0,23

0,25

0,27

0,285

0,285

0,284 с

130 0,185

145 0,19

166 0,23

185 0,26

186 0,26

186 0,26

1713821

Таблица 4

Характеристика

48

36

36

62

70

0,12

0,17 0,2

64

66

44

80

74

52

0,1

0,12

45 60 70 . 74

71.

68

55

87

0,1

Таблица 5

55 зз сования, пКл/Н

d» после цикла прессования, пКл/Н до цикла прессования, Вм/Н после цикла прессования, Вм/Н 1зз до цикла прессования, пКл/Н

d з после цикла прессования, пКл/Н др до цикла прессования, Вм/Н после цикла прессования, Вм/H

d> до цикла прессования, пКл/Н

«1зз после цикла прессования, пКл/Н

g до цикла прессования, Вм/Н

Изз после цикла прессования, Вм/Н

Показатели пьезочувствительности композиции при давлении прессования, МПа

10 30 40, :50 70 90

Содержание наполнителя 40 об.Ф

D,23 0,23 0,21 0,16

0,16 0,23 0,3 0,31 0,28 0,24 0,2

Содержание наполнителя 50 о6 б

0,18 0,19 0,18 0,15 0,12

0,14 0,19 0,22 0,23 0,21 0,18 0,15

Содержание наполнителя 60 об.3

0 13 0 158 0 17 0,16 0 13 0 09

0 13 0 17 0 19 0 19 0 17 0 15 0 12

1713821

Таблица 6

25

35

45

Составитель А.Кондратов

Редактор Н.Лазоренко Техред М.Моргентал Корректор Т.Малец

Производственно-издательский комбинат ".Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 655 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5