Polyvinylidene Fluoride (PVDF): Hướng Dẫn đầy đủ

Trong những năm gần đây, đã có sự quan tâm đáng kể đến polyme Polyvinylidene Fluoride (PVDF).

Sự quan tâm mà nó nhận được vì nó thể hiện tính chất áp điện mạnh nhất

so với bất kỳ loại polymer thương mại nào khác.

PVDF là gì?

Các tính chất và ứng dụng chính của PVDF.

PVDF (PVF2 hoặc Polyvinylidene fluoride hoặc polyvinylidene difluoride)

là một fluoropolyme nhiệt dẻo bán tinh thể, có độ tinh khiết cao.

Với nhiệt độ phục vụ lên đến 150 ° C, PVDF hiển thị sự kết hợp tốt của các đặc tính như:

Kháng hóa chất vượt trội Độ bền cơ học cao

Tính chất áp điện và nhiệt điện

Cũng như khả năng xử lý tốt

Các tính chất điện và không hòa tan rất mong muốn của nó là kết quả của sự phân cực

của các nhóm CH2 và CF2 xen kẽ trên chuỗi polyme.

PVDF có thể dễ dàng xử lý nóng chảy và có thể được chế tạo thành các bộ phận bằng cách ép và ép.

Do đó, nó thường được sử dụng trong các thiết bị xử lý hóa chất như máy bơm,

van, đường ống, ống và phụ kiện; cảm biến và thiết bị truyền động, v.v.

Nó có nhiều ứng dụng điện tử, đặc biệt là vật liệu nối dây cho cáp xếp hạng toàn diện

được sử dụng trong các thiết bị thoại và video và hệ thống báo động.

Khả năng lan truyền ngọn lửa thấp và tạo khói của PVDF là tài sản chính trong các ứng dụng này.

PVDF đang được chấp nhận như một chất kết dính cho cực âm và cực dương trong pin lithium-ion

và như một bộ phân tách pin trong hệ thống polymer lithium-ion.

Các ứng dụng mới nổi của PVDF bao gồm màng tế bào nhiên liệu và các thành phần cho nội thất máy bay

và thiết bị tự động hóa văn phòng.

Cấu trúc phân tử của Polyvinylidene Fluoride (PVDF)

Cấu trúc phân tử của Polyvinylidene Fluoride (PVDF)

Nhờ sự kết hợp tuyệt vời giữa các đặc tính và khả năng xử lý,

PVDF đã trở thành khối lượng fluoropolyme lớn nhất sau PTFE.

PVDF có sẵn trên thị trường với nhiều loại tốc độ dòng chảy.

Với các chất phụ gia khác nhau để tăng cường các đặc tính chế biến hoặc sử dụng cuối cùng.

Ngày nay, PVDF được bán dưới nhiều thương hiệu khác nhau.

PVDF được sản xuất như thế nào?

PVDF (homopolyme và copolyme) thường được tổng hợp bằng phản ứng trùng hợp gốc tự do của 1,1-difluoroethylene (CH2 = CF2).

Quá trình trùng hợp diễn ra ở dạng huyền phù hoặc nhũ tương từ 10-150 ° C và áp suất 10-300 atm.

Vật liệu thu được sau đó được xử lý thành phim hoặc tấm.

Thuộc tính của PVDF

Cấu trúc tinh thể Nó thường là một polyme bán tinh thể có kích thước xấp xỉ. 50% vô định hình.

Nó có cấu trúc rất đều đặn với hầu hết các đơn vị VDF kết hợp đối đầu với nhau

với tỷ lệ rất ít các đơn vị monome kết hợp đối đầu.

Chất dẻo fluoroplastic này tồn tại ở bốn dạng có thể có tên là pha α, β, γ và δ.

Các liên kết C-F có cực và mômen lưỡng cực cao nhất thu được khi sự liên kết của tất cả các lưỡng cực của polyme

theo cùng một hướng, tương ứng với pha β của PVDF.

Pha β là pha mong muốn đối với các đặc tính áp điện của polyme.

Mômen lưỡng cực của tinh thể α được định hướng theo các hướng ngược nhau,

dẫn đến phân cực thuần bằng không.

Tính chất vật lý

Nó có một trong những điểm nóng chảy thấp nhất của nhựa nhiệt dẻo thương mại,

nhưng có nhiệt độ lệch nhiệt cao nhất khi chịu tải

Polymer	Deflection Temperature, °C		Melting Point, °C
	0.5 MPa	1.8 Mpa
PVDF	148	113	178
PCTFE	126	75	218
PTFE	121	56	327
ECTFE	116	77	240
ETFE	104	74	270
PFA	73	48	310
FEP	70	51	270

Tính chất kết tinh và sức căng bề mặt cao của PVDF cung cấp giá trị thẩm thấu rất thấp so với các chất fluoropolyme khác.

PVDF cho thấy khả năng thẩm thấu thấp đối với chất khí và chất lỏng.

Mặc dù vậy, tính thẩm thấu của PVDF bị ảnh hưởng bởi mức độ kết tinh và sự biến đổi của các phần tinh thể.

Tính chất cơ học

So với ETFE và ECTFE, PVDF có mô đun kéo tương tự nhưng độ bền va đập thấp hơn.

Việc sửa đổi với HFP hoặc CTFE làm giảm mô đun nhưng làm tăng độ giãn dài và độ bền va đập.

Property (Standard)	PVDF	ETFE	ECTFE
Melting point, °C, ASTM D 3418	154-184	250-275	236-246
Specific gravity, g/cm3, ASTM D 792 (Solid)	1.75-1.80	1.72	1.7
Tensile Strength @ 23°C, MPa, ASTM D 638	36-56	38-48	45-60
Elongation @ 23°C, %, ASTM D638	25-500	100-350	150-250
Tensile Modulus @ 23°C, MPa, ASTM D 638	1340-2000	830
Izod impact strength @ 23°C, J/m, ASTM D 256	160-530	no break	no break
Coefficient of thermal expansion, ASTM D 696	~10-4	9 x 10-5	5 x 10-5
Processing temp. range, °C	200-300	300-345	260-300
Dielectric constant, (1 kHz), ASTM D 150	7.5-13.2	2.6	2.6
Dielectric strength, kV/mm, ASTM D 149	260-950	59	80-90
Dissipation factor, (1 kHz), ASTM D 150	0.0163-0.019	0.0008	0.0024
LOI, %, ASTM D 2863	44	30	64

Khi tiếp xúc với ngọn lửa, PVDF không bắt lửa và không nhỏ giọt.

Nó tự dập tắt – Nó tuân thủ TL V0.

LỢI NHUẬN là 44%. Nó cũng thể hiện khả năng chống lại tia UV tốt.

Kháng hóa chất

Tính trơ hóa học khác nhau giữa các chất fluoropolyme như PTFE, FEP, PFA và MFA

thể hiện tính trơ hóa học đối với nhiều loại hóa chất hơn so với các polyme flo hóa

một phần như CTFE (hoặc PCTFE) và ECTFE.

Tính chất điện và áp điện của PVDF

PVDF chủ yếu được sử dụng trong cách ly dây và cáp, nhờ vào hằng số điện môi và hệ số tiêu tán cao.

Tuy nhiên, các đặc tính điện kém cho phép sản xuất màng PVDF có hành vi áp điện và nhiệt điện.

Có những bộ phim được chuẩn bị từ các màng ép đùn trong cấu trúc pha B.

Cả hai bề mặt của phim đều được kim loại hóa và sau đó chịu điện áp cao, khiến nó bị phân cực vĩnh viễn.

Những màng như vậy tạo ra một điện áp khi bị kéo căng hoặc nén (áp điện)

hoặc nung nóng (nhiệt điện) ở nhiệt độ gần với điểm nóng chảy.

Các màng polyme cũng cho thấy một số tính sắt điện.

Các ứng dụng của PVDF

Các ngành công nghiệp tiêu thụ năng lượng, ô tô, máy bay quân sự và các ngành công nghiệp hóa dầu

yêu cầu các con dấu, miếng đệm, lớp lót, vv

dựa trên VDF có khả năng chống lại các vật liệu ăn mòn

Thiết bị điện và điện tử: Được sử dụng để cách điện dây / nối cáp trong máy bay và công nghiệp điện tử,

hệ thống điều khiển điện công nghiệp, hệ thống dây nhiệt độ cao, v.v.

Thiết bị xử lý hóa chất:

Ống co nhiệt hoặc ống mềm được làm từ nhựa PVDF được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống nước

có độ tinh khiết cao, đường ống hóa chất, đường dẫn nhiên liệu ô tô, v.v.

Nó được sử dụng trên quy mô lớn làm lớp lót cho đường ống và van

Màng áp điện là đầu dò rất nhạy với nhiều ứng dụng khác nhau.

Những bộ phim này rất mạnh, nhẹ và linh hoạt, chúng có thể được đúc thành các thiết kế độc đáo

và có thể được dán bằng chất kết dính thương mại.

PVDF cũng được sử dụng rộng rãi trong thiết bị lọc và tách (bộ lọc, màng, vỏ)

Nó cũng có thể được sử dụng như một cảm biến nhiệt điện

và cảm biến biên dạng chùm tia laser trong các ứng dụng tiên tiến hơn.

Màng PVDF có thể được sử dụng làm bộ phân tách trong pin lithium ion,

vì nó có tính ổn định nhiệt và hóa học tốt.

Các màng này có độ bền cơ học tốt, kích thước lỗ thích hợp và các đặc tính 

Màng PVDF là gì?

PVDF là một trong những vật liệu màng được sử dụng nhiều nhất

và nhận được sự quan tâm lớn nhờ những đặc tính nổi bật của nó.

Các đặc tính như ổn định nhiệt, kháng hóa chất và khả năng xử lý để tạo màng làm cho PVDF trở nên lý tưởng

để sử dụng trong các ứng dụng màng y sinh và xử lý nước thải.

Màng PVDF được sử dụng rộng rãi để xử lý nước thải Nhờ những tính năng này,

các ứng dụng của màng PVDF hiện được tìm thấy trong:

Xử lý nước và xử lý chất thải được điều khiển bằng áp suất

(ví dụ: vi lọc, siêu lọc và lò phản ứng sinh học màng),

Các hoạt động của bộ tiếp xúc màng (ví dụ, chưng cất màng, hấp thụ và tách khí axit,

loại bỏ các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi)

Ngày nay, hầu hết các màng thương mại được sản xuất thông qua phương pháp đảo pha chủ yếu

vì tính đơn giản và quy mô sản xuất linh hoạt (Do đó, chi phí sản xuất thấp)

Nhưng có một số nhược điểm nhất định liên quan đến màng PVDF như thấm ướt hoặc bám bẩn

có thể dễ dàng giải quyết bằng cách tăng cường độ nhám bề mặt hoặc tăng tính chất ưa nước của màng.

Mặc dù nó không thể được ngăn chặn tuyệt đối ngay cả khi sửa đổi.

Màng PVDF có thể được sử dụng làm bộ phân tách trong pin lithium ion,

vì nó có tính ổn định nhiệt và hóa học tốt.

Các màng này có độ bền cơ học tốt, kích thước lỗ thích hợp và các đặc tính tắt.

Chúng cũng được sử dụng để sản xuất màng trao đổi ion.

Xử lý PVDF

Lớp PVDF có sẵn trong nhiều loại độ nhớt nóng chảy dưới dạng bột và viên.

Nó có thể được xử lý bằng các kỹ thuật áp dụng cho nhựa nhiệt dẻo tiêu chuẩn:

Phun ra Ép, nén và chuyển khuôn đúc Gia công

Thường không cần làm khô nhựa trước khi chế biến

Cần phải cẩn thận để loại bỏ các khu vực “treo lên” nơi nhựa nóng chảy có thể tích tụ

và phân hủy nhiệt nếu thời gian lưu trú quá nhiều

Nhiệt độ xử lý: 190 đến 280 ° C

Ép phun

Nhiệt độ nóng chảy nên từ 200-270 ° C

Nhiệt độ khuôn 50-95 ° C được khuyến nghị

Độ nhớt nóng chảy tương đối cao của PVDF làm cho thiết kế khuôn thích hợp

trở thành một yếu tố quan trọng trong quá trình ép phun

Độ co ngót (3-4%) của các miếng đúc được tiêm vào, phải được xem xét trong quá trình thụ thai

Phun:

Trong quá trình ép đùn, cần chú ý đến việc loại bỏ các điểm chết, nơi có thể bắt đầu phân huỷ polyme

Nhiệt độ đùn: từ 230 đến 290 ° C

Không cần chất trợ đùn, chất bôi trơn hoặc chất ổn định nhiệt để đùn PVDF

Tỷ lệ L / D ít nhất là 20 được khuyến nghị

 

Tags: PVDF