化学聚合条件对导电聚合物作阴极钽电解电容器性能的影响

导电聚合物研究

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材料导报

20 0 4年 4月第 1 8卷第 4期

化学聚合条件对导电聚合物作阴极钽电解电容器性能的影响徐建华 蒋亚东 杨邦朝杨亚杰(电子科技大学光电信息学院传感器重点实验室；电子科技大学微电子与固体电子学院， 1 2成都 60 5 ) 104摘要研究了在多孔 T/ aO阳极表面原住聚合 P D导电聚合物膜的制备方法，点讨论了学聚合的组 aT E T重化

成、合温度、溶温度等对所制电容器性能的影响。究结果表明，用氧化剂与单体 E聚驱研所 DT的比例保持在 3 6围~范

内有益于提高电容器高频性能即降低 E R值；着聚合温度的升高，电容器的损耗有一定的影响；溶温度对被度 S随对驱

的薄膜导电性有较大影响，表现为电容器的 E R值变大。 S

关键词

导电聚合物 P D化学聚合钽电解电容器 ET

I l nc f Che i a l m e i a i n Co nf ue e o m c lPo y r z to ndii ns on t ope te f PEDT to he Pr r iso

Us d f r t e Ca h d s o nt l m e t o y i p c t r e o h t o e f Ta a u El c r l tc Ca a io s

XU in u JANG Ya o g YANG B n c a YANG j Ja h a I d n a gh o Yai e( Col g fOp o ee to i n o ma in,U nv r iy o e to i S in ea d Te hn l g 1 l e o t— lcr nc I f r to e i e st fElcr nc ce c n c oo y,Ch n du 6 0 4 eg 1 5; 0 2 Co lg fM ir— lcr nca d S l— lcr n c,U nv r iyo e toncS in ea d Te h oo y,Ch n d 1 0 4 le e o c o ee to i n o i ee to i d ie st fElcr i ce c n c n l g e g u6 0 5 )

Ab t a t sr c

Th s p p r su i p r a h s t o d c p e a a in o o y(, - t y e e ix t ip e e i a e t de a p o c e o c n u t r p r

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( EDT )b h mia o y rz to n t es ra eo a tl n a t l m e t x d— a e n d . e c e ia oy P y c e c lp l me iai n o h u f c ft n au t n au p n o ie b s d a o e Th h m c lp l— me ie rz d PEDT s u e o h a h d s o a tl m lcr l t a a i r . Pa tc lry,t e ifu n e o h mia i s d f r t e c t o e ft n au ee to y i c p ct s c o riua l h n e c f c e c l l p l me ia in c ndto s,s c o y rz to o iin u h EDT n xdzn g nts l in c mp sto a d o iii g a e out o o iin,p lme ie e e a u ea o v n o oy rz d t mp rt r nd s l e t e a o a e e e a u e n t e c p ct n ea dd s ia in fco sm a ec p ct r sd s u s d ti b n fca o v p r t d t mp r t r,o h a a ia c n isp to a t rof d a a io,i ic s e .I s e e iil a t k e h a i fc n e ta in o e p t e r to o o c n r t fEDT n x dzn g ntb t e 3~ 6 Th r p ris wo l e d t ro ae o a d o i ii g a e e we n 1: . e p o e te u d b e e ir td wih t eic e s fp lm e ie e p r t r;me n ie h ov n v p r td tm p r t r h u dc m eu o 8。 t h n r a eo oy rzd tm e a u e a wh l,t es l e te a o ae e e au es o l o p t 0Cs e y se . t p b t p

Ke wor s y dp ct r a io s

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u ee to y i a

0引言近年来，为适应电子仪器和家电产品日趋小型化、片式化和 高性能的要求，片式固体电解电容器提出了更新的要求，中对其 的一个关键技术是如何降低电容器的等效串联电阻 ( S ), ER值改进阻抗一频率特性。而其中以导电聚合物作阴极的固体电解电 容器成为近年来研究的一个热点【]与传统的固体电容器阴极 1。 Mn z比，电聚合物具有比 Mn z几十倍的导电率， O相导 O高使得其 E R值在高频下比 Mn S O要低 1 2~个数量级，而可大大提从

1实验 实验采用的钽电解电容器芯子规格为 1V/ 8F单体和氧 0 6￣,化剂购于 B yr司， ae公采用的溶剂均为分析纯，有试剂都未经所进一步处理。

将用溶剂分别稀释后的单体和氧化剂按一定比例混合，然后把已形成 T/ a的电容器芯子浸入混合溶液中，定时间 aT z Os一后取出， 4~ 8。下逐渐升温以驱除溶剂，后将其在纯水在 O 0 C之中洗去残留的氧化剂，复以上操作多次，后被覆石墨、浆，重最银形成电容器阴极。

高器件的高频性能；同时导电聚合物的“自愈”温度比 Mn , O低因此还可以在较小的漏电流下修复工艺过程中造成的氧化膜缺陷，高了电容器的可靠性；被膜工艺上，提在由于是采用原位聚合成膜，因此可避免 Mn O工艺中高温过程可能对 T 化膜 a氧 0造成的损害，小该过程对电容器性能的影响。减目前国内外作为 固体电容器阴极材料研究的导电聚合物主要有聚苯胺、吡咯、聚 聚噻吩等，文介绍了用新型导电聚合物 P D导电率：~本 E T( 1 5 0/m) 0S c作钽电解电容器阴极的一些工艺上的研究，点讨论重了原位化学聚合被膜中氧化剂与单体 E T组成、合温度、 D聚驱溶温度等对所制电容器性能的影响。对造成这些影响的因素并进行了初步分析。

用通辉 T 2 1型 L R数字电桥测试 E R值，通辉 H 87 C S用 T 65型漏电流测试仪测试漏电流。 F: a ocp H28C A M N nso eA( g t lI s r Di ia n t ume t I c )

n n .。

2结果与讨论2]氧化剂/ .单体组成对样品容量和 E R值的影响 S在溶剂用量和其它工艺条件固定的情况下，、显示了图1图2 配比在 1 8间变化时样品容量和 E R值的变化情况。图1~之 S在 中，量引出随配比增大而增大，配比大于 3容在以后基本达到稳定，在配比为 3以前容量引出有一个逐步提高的过程，剖开后从的芯子内部 P D的渗入情况可以看到，配比的增大 P D E T随 E T

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化学聚合务件对导电聚合物作阴极钽电解电容器性能影响/建华等徐被覆到芯子内部深度增加， P D被覆的表面增大，对应被 ET这着容量引出增大的趋势。是由于 P D化学聚合的速度可由这 E T 配比控制，配比小于3在以前，聚合速度快，使得溶液还未充分浸入芯体内部就在芯体表面附近聚合成一层 P D聚合物层， E T该层的存在阻碍了溶液进一步浸入芯体内部，而造成容量引出从 率较低。在配比大于 3以后，聚合速度较慢，溶液能充分浸入芯体内部聚合，被覆表面增大。使在配比为 3 6间，~之容量引出达到

1 5 0

稳定。中 E R值随配比的变化趋势可以用不同配比在玻璃图1 S基片上被膜的导电性变化得以解释，用小于配比3采成膜的其表面形貌如图2图 3图 2 3配比为 2 4 s基片上被膜的、,、是和在 i AF图像。比图2 3以认为配比小于 3 M对、可以前，聚合后的产其

物链段较短_]分子链的共轭程度下降， 3, 不利于载流子在共轭体系中的迁移运动；同时造成膜具有较大的空隙体积，阻碍了载流子在共轭链间的跃迁。

图1容量 ( ) E R(随氧化剂/▲和 S O)单体配比变化的情况a e n g nta d EDT n t ec p ctn e r to o h a a ia c ai( ) n n t e ES ( )▲ a d o h R●

图2配比为2成膜 A M图像 Fwih t e r t0 0 t h a i f2

图5配比为4成膜 A M图像 Fwih t e r f0 0 t h a f 4 t

Fi Efe to h if r n a i fo i iig Fi . AF ve ft e

PEDT fl g1 f c ft e d fe e tr to o x d zn g2 M iw o h im Fi. AFM iw f t ePEDT im g5 ve o h fl

图4低温0。 C成膜 A M图像 FF g 4 AFM e o h EDT im i. i v w ft e P fl p lm e ie tt e lw e e au e 0C o y rz d a h o tmp r t r o

图 5窒温2。膜 A M图像 5 C成 Frzd a h o m e e au eo 。 ie tt e r o tmp r t r f25C

图6高温5。 0C成膜 A M图 Frz d a h i h tmp r t r 0C ie tt eh g e e au e 5。

Fi 5 AF iw fPEDT fl p lm e F g. AF e o g. M ve o im o y - i 6 M v w fPEDT fl p lme i i m oy -

2 2化学聚合温度对样品容量和损耗的影响 .图4 56、、为不同聚合温度下沉积在玻璃基片上 P D E T薄膜的 A M图像。 F由图可以看出低温、常温、温聚合沉积膜从表高面形貌上看无太大的差别，实验测得的薄膜电导率稍有一点但

升高有所下降；溶温度在5 4 8。间， S驱 0 0C之 E R值达到最小；驱溶温度超过 8。, S则急剧增大。合实验观察，现驱溶温 0C E R结发度高于8。驱溶膜层表面有气泡破裂造成的痕迹； 0 C,而驱溶温度

低于5。, OC则可能使溶剂不能完全被驱除出来，仍残留在膜中。 2种情况都影响膜层的均匀性和致密性，从而导致薄膜导电率下降，电容器样品 E R值增大。使 S

差别，表现在低温聚合比高温聚合得到的薄膜电导率略高。 图7显示聚合温度对电容器容量的影响不明显，量都能达到 9容 0以上，而对电容器损耗有一定的影响，现为随着聚合温度升高表电容器样品损耗有所增大，是由于聚合温度对阳离子聚合速这度影响较小，而高温可能使聚合过程中生成的少量小分子副产物易包覆于聚合产物中形成杂质，成样品损耗增大。造

5结论本文通过分析，究了导电聚合物 P D研 E T作钽电解电容器阴极的工艺，中单体与氧化剂的配比对产品的容量和 E R

均其 S

2 5驱溶温度对样品 E R值的影响 . S对于被覆在 Ta0s化层上的 P DT膜，要在一定温度 z氧 E需

有较大影响，要原因在于聚合速度影响溶液的渗透性能和薄主

膜的导电率，将配比保持在3范围对提高容量引出率、 46降低产品 E R值是有益的；合温度对产品的损耗略有影响， S聚主要是

下驱除薄膜中的溶剂，以形成阴极。显示了不同驱溶温度对图8E R值的影响，溶温度在 2~5。 S驱 5 0 C之间，S E R值随驱溶温度

高温使副反应生成的杂质包覆于薄膜中使产品的损耗增大；驱除溶剂过程中的温度对产品的 E R有较大的影响。 S

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圈7化学聚合沮度对样品容量(和损耗 (的影响▲)●)Fi. Ef e to h he c lp l me ie e e au eC n g7 f c ft ec mia o y rz d tmp r tr。 o

图8驱溶温度对样品 E R值的影响 SF g 8 E fc ft es le te a o ae mp r t eC i. f e t h o v n v p r td t e a u。 o e ro h R ( n t eES Q)

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a d f t r . v Ma e n u u e Ad tr,2 0, 2 7 4 1 0 0 1 ( ): 8

参考文献1 Ta a h a t . De e o me t o i h p we l c rc d u l k s i S io vlp n f hg— o r e e t i o b e

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o 1 9, 7 1 ) 9 2 L ‘ e t GR n n a l r d i J n s P l (,4 Br’ Oe e d a,F i r h o a . o y 3一 e ce h ln do y hip e e) n is e itv s: a t r s n, t y e e ix t o h n a d t d ra ie p s,p e e t

4 Al s i N, l a He g r A .Sy h Me, 9 e hn A Wil msS R, e e J i nt t 1 8, 99: 7 4 1 3

(任编辑责

周真真 )

我国超细粉碎纤维素及其衍生物取得新突破QF J纤维超细剪磨机由浙江丰利研成一

种高性能、适应性广的新一代高速旋转剪切式超细粉碎设备——Q J F纤维超细剪磨机(又名 C J X超细纤维粉碎机)由浙江丰

利粉碎设备有限公司研发成功，并于日前通过浙江省新产品技术鉴定。专家认为产品具有超细粉碎效果好、能耗低、粉碎过程中物料温升低、出料流畅、维修保养方便等特点，其技术处于国内领先、达国际同类产品水平据悉，超细剪磨是纤维素衍生物最重要的深加工技术之一，如造纸业纸浆、精制棉、 MC( C羧甲基纤维素)军民用硝化纤维素、、植物麻杆和中药材等均需要超细粉碎。目前我国纤维超细剪磨机的生产尚在起步阶段，今还在使用普通粉碎机，缺点是仅依但迄其靠冲击搓擦而使物料逐渐粉碎，生产过程中温升较高、耗大、量低。能产物料粉碎后的粒度一般不超过 5目， O远远不能适应目前在纤维素衍生物对微粉粒度的要求；国外虽有结构和性能较好的多种机型，价格昂贵。但

针对这一情况，享有“中国粉碎机专家”美称的浙江丰利公司在引进德国HO E B R超微粉体先进技术的基础上，采用轮流单角剪切的粉碎原理，终于有效解决了纤维性物料批量化超细粉碎的难题，中精制棉的粉碎细度可达 8目以上 ( 7通过率 )单位能耗其 O 9,仅为国内其它机型的7左右。 O 该机结构新颖，子上分布有若干把动刀、刀床上有若干把定刀，刀和定刀成一剪切角，间隙按需可调，小可调到转静动其最 05 .mm;用高速粉碎设计，论粉碎能力可达 1万刀/以上；、刀采用高强度、冲击性好的特种合金耐磨材料，具使用寿采理 O分动定抗刀

命长且

可多次修磨；运用计算机辅助设计的箱体具有腔内气流通畅、出料流畅、噪音小等特点，极大地减少了细粉物料的粘壁现象；物料的粉碎是在常温下进行的，通过高速旋转产生的强大气流可适时带走粉碎时产生的热量，保粉碎温升低；确操作程序安全可靠，维护保养、料清理简单快捷方便。物

以Q J F纤维超细剪磨机为主机和其它配套附机组成的纤维超细粉碎成套设备，是在常温下粉碎制取超细纤维性物料的全套工艺流程设备，可广泛适用于化工、塑料、橡胶、造纸等行业：干法超细碎绒状、絮状棉纤维，纤维素醚类产品以及薄膜类产品(:如精制棉、棉麻；光纤、泡沫；橡胶、塑料薄膜、胶片等)等物料。单机产量可达50 g h以上， 0k/粉碎细度为2~35调整粉碎间隙来调节粉 o 2目(碎细度 )

经浙江方圆检测股份有限公司检测，项性能指标符合 Q/ F 1 03品标准要求。已成功地替代进口设备用于国内数各 Z L0 42 0产现

家精制棉生产厂家，价格仅为进口设备的15/;/~1 3经用户实际使用证实该设备是目前纤维超细粉体行业深加工的理想设备。 总经理：王春峰销售经理；叶向红电话/传真：55388 8 3 088 308 8 07—1 58 10 88 1 588地址：浙江省嵊州市经济开发区(罗柱岙 )邮编：140 i f gi a .x t z c ht: w w ze g .o 32 0 E ma: n l l e@m i spt j a t/ w .} nl cr l .. p/ f i n

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