導電高分子材料、其製作方法以及包括其的電容器的製作方法
2023-12-02 14:43:51 1
專利名稱：導電高分子材料、其製作方法以及包括其的電容器的製作方法
技術領域：
本發明涉及電容器加工領域，尤其是涉及一種導電高分子材料、其製備方法以及包括其的電容器。
背景技術：
電容器是一種能夠儲存電荷的裝置，其可由兩個相對設置的極板，陰極板和陽極板所構成；亦可藉由將絕緣片插入兩片極板之間而構成。其是電子設備中最基礎也是最重要的組件之一。電容的產量佔全球電子元器件產品的40%以上，基本上所有的電子設備，小到U盤、數位相機，大到太空梭、火箭中都可以見到它的身影。作為一種最基本的電子元器件，電容對於電子設備來說就像食品對於人一樣不可缺少。電容雖小卻是一個國家工業技術能力的完全體現，尤其是高檔電容代表的是本國精密加工、化工、材料、基礎研究的水平(美國、日本是世界上電容設計研究能力最高的兩個國家)，高檔電容產品的設計製造要求甚至不亞於CPU。電容幾乎無處不在，上到神五，下到U盤，有電源的地方就有它。電容的作用非常多，如隔直流、旁路(去耦)、濾波、溫度補償計時調諧整流儲能等。電容可以按照電介質、安裝工藝，或電解電容進行分類。按照電介質種類可以將電容分為無機介質電容器、有機介質電容器和電解電容器三大類。不同介質的電容在結構、成本、特性、用途方面都大不相同。其中，電解電容是一個國家工業能力和技術水準的反映，頂級的電解電容器的生產工藝要求非常高，世界上最先進的電解電容的設計和生產國是美國和日本。我國電解電容年產量300億隻，佔全球電解電容產量的1/3以上，且年平均增長率高達30%。我國電解電容產量雖高，但缺少自主的核心技術和智慧財產權，生產的產品以低端電解電容為主。電解電容具有卓越的性能特點，首先其單位體積的電容量非常大，比其它種類的電容大幾十到數百倍。再次其額定的容量可以做到非常大，可以輕易做到幾萬yf甚至幾 f。最後其價格比其它種類具有壓倒性優勢，因為電解電容的組成材料都是普通的工業材料，比如鋁等等。製造電解電容的設備也都是普通的工業設備，可以大規模生產，成本相對比較低。按照安裝工藝的不同又可以將電容分為插件電容和貼片電容，其根本的區別方式是SMT貼片工藝安裝的電容、有黑色的橡膠底座。SMT的好處主要在於生產方面，其自動化程度高，精度也高，在運輸途中不像插件式那樣容易受損。但是SMT貼片工藝安裝，需要波峰焊工藝處理，電容經過高溫之後可能會影響性能，尤其是陰極採用電解液的電容，經過高溫後電解液可能會幹枯。插件工藝的安裝成本低，因此在同樣成本下，電容本身的性能可以更好一些。在性能方面，插件式電容對頻率的適應性差一些。按照電解電容的陽極可以分為鋁電解電容、鉭電解電容、鈮電解電容。以往傳統的看法是鉭電容性能比鋁電容好，因為鉭電容的介質為陽極氧化後生成的五氧化二鉭，它的介電能力(通常用ε表示)比鋁電容的三氧化二鋁介質要高。因此在同樣容量的情況下，
3鉭電容的體積能比鋁電容做得更小。再加上鉭的性質比較穩定，所以通常認為鉭電容性能比鋁電容好。但這種憑陽極判斷電容性能的方法已經過時了，目前決定電解電容性能的關鍵並不在於陽極，而在於電解質，也就是陰極。因為不同的陰極和不同的陽極可以組合成不同種類的電解電容，其性能也大不相同。採用同一種陽極的電容由於電解質的不同，性能可以差距很大，總之陽極對於電容性能的影響遠遠小於陰極。電容的陰極目前基本有電解液、二氧化錳、TCNQ、固體聚合物導體(PPY/PEDT)和 CVEX混合型(固體聚合物導體+電解液)。使用不同的陽極和陰極材料可以組合成多種規格的電解電容。例如鉭電解電容也可以使用固體聚合物導體做為陰極，而鋁電解電容既可以使用電解液，也可以使用TCNQ、PPY和PEDT等等。目前，新型的電解電容發展的非常快，電解電容正在替換某些無機和有機介質電容器。由於技術的進步，如今在小型化要求較高的軍用電子對抗設備中也開始廣泛使用電解電容。相對於傳統的鋁質電解電容器和有機半導體電容器，鋁質固態導電高分子電容器，使用導電性高分子進行傳導，具有高導電性且高溫狀態下穩定，等效串聯電阻低並可承受較大濾波電流。其電導度是傳統鋁質電解電容器的1000倍。其具有如下優點①在可見光譜內具有高透射率及較高導電率②最小表面電阻可達150 Ω/crn2(取決於製造條件)③ 更好的抗水解性、光穩定性及熱穩定性④在高PH值時，導電性不會下降。鋁固體導電高分子電容器的產品特色表現為是高頻低阻抗；優良的溫度特性；體積小；壽命長，無漏液現象。進而這種高分子導電材料(PEDT)逐漸取代了傳統電解液的固態電解電容器。鋁質固態導電高分子電容器的使用性能受其所採用的導電高分子材料的性能影響，預想增強鋁質固態導電高分子電容器的低漏電處理能力以及強化擊穿電壓，尋找一種效果更好的導電高分子材料勢在必行。
發明內容
本發明目的在於提供一種導電高分子材料的製備方法，由該方法所製備的導電高分子材料具有電導率高、耐電壓性強的特點，同時由該導電高分子材料所製備的電容器具有等效串聯電阻(ESR)較低、漏電流LC較小、抗擊穿電壓較高的特點。為此，本發明提供了一種導電高分子材料的製備方法，包括如下步驟將包括具有結構式(1)的第一單體、具有結構式(2)的第二單體、具有結構式(3)的第三單體的單體混合溶液和氧化劑溶液混合均勻，在20°C 180°C的溫度下，反應45min 證，製得導電高分
子材料，
權利要求
1. 一種導電高分子材料的製備方法，其特徵在於，包括如下步驟 將包括具有結構式(1)的第一單體、具有結構式O)的第二單體、具有結構式(3)的第三單體的單體混合溶液和氧化劑溶液混合均勻，在20°C 180°C的溫度下，反應45min 5h，製得所述導電高分子材料，
2.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，所述R為甲基、乙基或丙基。
3.根據權利要求1或2所述的製備方法，其特徵在於，進一步包括如下步驟將所述單體混合溶液與所述氧化劑溶液混合均勻，在20°C 80°C的溫度下，反應 1 3h，製得所述導電高分子材料；所述單體混合溶液中總單體按照質量百分含量計含有 5 % 40 %的所述第一單體，5 % 40 %的所述第二單體，55 % 65 %的所述第三單體。
4.根據權利要求3所述的製備方法，其特徵在於，所述總單體與所述氧化劑的質量比為 1 4 1 10。
5.根據權利要求4所述的製備方法，其特徵在於，所述總單體與所述氧化劑的質量比為 1 4 1 6。
6.根據權利要求3所述的製備方法，其特徵在於，所述單體混合溶液是由所述總單體和揮發性溶劑配置而成的濃度為30% 60%的混合溶液；所述氧化劑溶液是由對甲基苯磺酸鐵與揮發性溶劑配置而成的濃度為40% 60%的對甲基苯磺酸鐵溶液。
7.根據權利要求6所述的製備方法，其特徵在於，所述揮發性溶劑為甲醇、乙醇、丁醇、 丙酮或甲醇、乙醇混合溶液。
8.根據權利要求7所述的製備方法，其特徵在於，所述揮發性溶劑為甲醇、乙醇混合溶液，其中甲醇的含量為40% 60%。
9.一種導電高分子材料，其特徵在於，所述導電高分子材料由權利要求1-8中任一項所述的製備方法製備而成。
10.一種電容器，其特徵在於，所述電容器中包括權利要求9中所述的導電高分子材料。
全文摘要
本發明提供了一種導電高分子材料、其製備方法，以及包括其的電容器，這種導電高分子材料的製備方法包括如下步驟將包括具有結構式(1)的第一單體、具有結構式(2)的第二單體、具有結構式(3)的第三單體的單體混合溶液和氧化劑溶液混合均勻，在20℃～180℃的溫度下，反應45min～5h，製得所述導電高分子材料，其中，R為烷烴基。由本發明所提供的導電性高分子材料的製備方法所製備的導電性高分子材料具有電導率高、耐電壓性強的特點。採用其作為電解質的鋁質固態導電高分子電容器具有等效串聯電阻較低、低漏電處理能力強，擊穿電壓高的優勢。
文檔編號C08G61/12GK102276805SQ20111017979
公開日2011年12月14日 申請日期2011年6月29日 優先權日2011年6月29日
發明者楊振毅, 蔣銘 申請人:固安福愛電子有限公司