Ce ar trebui să știm despre materiale PVDF (poliviniliden fluorură)

Numele PVDF poate suna puțin ciudat, dar are o gamă largă de aplicații din viața noastră.

Numele său este fluorura de poliviniliden și are, de asemenea, alias -uri precum fluorura de poliviniliden, fluorură de poliviniliden, rășină de fluor de poliviniliden, rășină de fluor de poliviniliden și așa mai departe. În ceea ce privește aspectul, este de obicei o pulbere albă sau granulă.

Poly (fluor de viniliden), prescurtat ca PVDF, se referă în principal la homopolimeri ai fluorului de viniliden sau copolimeri de fluor de viniliden și o cantitate mică de alte monomeri de vinil care conțin fluor și, de asemenea piezoelectricitate, dielectricitate și alte proprietăți speciale, cum ar fi termoelectricitatea, etc. Este al doilea cel mai mare produs în producția de materiale plastice care conțin fluor, cu o capacitate de producție globală de 10.000 tone, pe lângă o bună rezistență chimică, rezistență la temperatură ridicată, rezistență la oxidare, rezistență la oxidare , rezistență la intemperii și rezistență la radiații, are, de asemenea, piezoelectricitate, dielectricitate, termoelectricitate și alte proprietăți speciale.

Structura chimică a fluorocarbonului este combinată cu o legătură cu fluor-carbon, iar această structură cu proprietăți de legătură scurtă formează cea mai stabilă și cea mai puternică legătură cu ionii de hidrogen. Prin urmare, acoperirile cu fluorocarburi au proprietăți fizice și chimice speciale, nu numai că au o rezistență puternică la uzură și o rezistență la impact, dar și în mediul extrem de dur și dur are o rezistență ridicată la performanța decolorată și ultraviolete.

Proprietăți fizice

PVDF este utilizat în principal acolo unde este necesară puritatea extremă, precum și rezistența la solvenți și acizi și baze. PVDF are o densitate mai mică (1,78 g/cm) decât alți fluoropolimeri, cum ar fi PTFE.

PVDF poate fi utilizat pentru a produce tuburi, foaie, film, substrat și jachete izolatoare pentru cabluri. Poate fi, de asemenea, modelat sau sudat prin injecție și este utilizat pe scară largă în industria chimică, semiconductor, farmaceutică și de apărare, unde poate fi utilizat, de exemplu, pentru a face baterii cu litiu-ion. În plus, poate fi transformat în spume cu celule închise încrucișate, care sunt din ce în ce mai utilizate în aplicațiile aerospațiale.

Pot fi utilizate note fine de pulbere de PVDF, cum ar fi Kynar 500 PVDF și Hylar 5000 PVDF, pot fi utilizate pentru acoperiri metalice de înaltă calitate. Aceste acoperiri au o stabilitate extrem de ridicată a luciului și a culorilor. Aceste acoperiri pot fi găsite în multe clădiri celebre, cum ar fi Twin Peaks Tower și Taipei 101. De asemenea, este utilizat în clădiri comerciale și acoperișuri metalice pavate rezidențiale.

Filmele PVDF pot fi utilizate pentru imobilizarea proteinelor în testele de blotare Western, datorită afinității lor nespecifice pentru aminoacizi.

În 1969, cercetătorii au descoperit că PVDF are un efect piezoelectric puternic: coeficientul piezoelectric al filmului polarizat (adică pus într-un câmp electric puternic pentru a produce un moment dipol net) a fost de 6-7 PC/N, care a fost de peste 10 ori mai mare decât valoarea corespunzătoare pentru polimerii găsite la acel moment.

PVDF are o temperatură de tranziție a sticlei (TG) de aproximativ -35 ° C și o cristalinitate de tipic de 50-60%. Pentru a oferi proprietăți piezoelectrice materialului, materialul este de obicei întins mecanic în direcția lanțurilor moleculare și apoi polarizat sub tensiune.PVDF este disponibil într -o varietate de faze solide: α fază (TGTG '), faza β (TTTT ) și faza γ (TTTGTTTG '). Diferența dintre aceste faze este dacă lanțul molecular este cis (t) sau trans (G.) PVDF devine un polimer feroelectric atunci când este polarizat și are proprietăți piezoelectrice și piroelectrice bune. Aceste proprietăți permit să fie utilizată la producerea de senzori și baterii, cum ar fi unii dintre noii senzori de cameră termografică care utilizează filme PVDF.

Spre deosebire de alte materiale piezoelectrice, cum ar fi PZT, PVDF are o valoare D33 negativă. În termeni fizici, acest lucru înseamnă că, în timp ce alte materiale se extind într -un câmp electric, contractele PVDF și invers.

Proprietăți principale

PVDF este produs în general prin polimerizarea suspensiei sau polimerizarea emulsiei fluorului de viniliden, ecuația de reacție este: CH₂ = CF₂-(CH₂CF₂) n.

În ceea ce privește proprietățile fizice, PVDF are o densitate relativă de la 1,76 la 1,79, un punct de topire de 160 ° C la 170 ° C, poate fi utilizat într -o gamă largă de temperaturi de la -60 ° C la +150 ° C și este este Solubil în solvenți polari puternici, cum ar fi dimetilacetamida.

PVDF are multe proprietăți remarcabile. În primul rând, are o rezistență la căldură bună și menține stabilitate chiar și la temperaturi ridicate. În al doilea rând, are o stabilitate chimică excelentă și este rezistentă la o gamă largă de substanțe chimice. Rezistența la vreme, rezistența UV și rezistența la radiațiile cu energie mare sunt, de asemenea, excelente. În plus, PVDF are o polaritate ridicată, o constantă dielectrică ridicată și o tangentă cu unghi de pierdere dielectrică ridicată.

În ceea ce privește procesarea, PVDF este relativ simplu, iar metodele comune de modelare, extrudare și turnare prin injecție pot fi aplicate.

În ceea ce privește condițiile de modelare, uscarea nu este necesară pentru pachetul original; Temperatura de injecție este de obicei controlată la 180-230 ℃; Temperatura matriței este de 60-90 ℃; Temperatura de extrudare este de 180-265 ℃; iar temperatura capului matriței este de 66-140 ℃.

Pentru depozitare, PVDF trebuie depozitat la 5-30 ℃ într-un mediu curat și uscat pentru a preveni amestecarea impurităților precum praful și umiditatea. Transportul trebuie tratat ca mărfuri nelexoase, iar căldura, umiditatea sau vibrațiile violente ar trebui evitate în timpul procesului.

PVDF joacă un rol vital în multe domenii

În câmpul petrochimic, datorită rezistenței sale chimice bune, a procesabilității excelente și a oboselii excelente și a rezistenței la fluaj, a devenit una dintre alegerile ideale pentru pompele întregi sau căptușite, valvele, conductele, accesoriile de conducte, rezervoarele și schimbătoarele de căldură în fluid Sistem de manipulare a echipamentelor petrochimice.

PVDF este, de asemenea, utilizat în câmpurile electrice și electronice. Cu o bună stabilitate chimică și proprietăți de izolare electrică, este utilizată pe scară largă în industria semiconductorilor pentru depozitarea și transportul substanțelor chimice de înaltă puritate în echipamente care îndeplinesc TOC-urile și cerințele ignifuge.

PVDF este, de asemenea, una dintre principalele materii prime pentru acoperirile cu fluorocarburi, care sunt acum în a șasea generație. Aceste acoperiri sunt utilizate în centrale, aeroporturi, autostrăzi, clădiri înalte și alte locuri datorită rezistenței lor superioare, ceea ce le permite să fie utilizate în aer liber pentru o lungă perioadă de timp fără întreținere.

În plus, rășina PVDF poate fi amestecată și cu alte modificări de rășină. De exemplu, materialele compozite obținute prin amestecarea cu rășină ABS au fost utilizate pe scară largă în construcții, decorarea automobilelor, cochilii de aparate și alte câmpuri.

PVDF are, de asemenea, câteva proprietăți și utilizări speciale

De exemplu, are piezoelectricitate, termoelectricitate și alte funcții, poate fi făcută într -o varietate de forme complexe de senzori, materiale medicale. În secvențarea proteinelor, membrana PVDF este o alternativă ideală la membrana nitroceluloză, care poate lega proteinele și poate separa fragmente mici de proteine.

Acestea trebuie să fie pretratate cu metanol anhidru înainte de utilizare pentru a activa grupurile încărcate pozitiv pe suprafața lor, ceea ce le face mai ușor de legat la proteinele încărcate negativ. Tamponul de transfer fără metanol poate fi utilizat pentru a transfera membranele PVDF pretratate.

Zone de aplicare

PVDF este adesea utilizat ca sacou izolant pentru fire electrice, datorită multiplelor proprietăți excelente, cum ar fi elasticitatea, greutatea scăzută, conductivitatea termică scăzută, rezistența chimică ridicată și rezistența la căldură. Sârmă subțire de 30 de calibre, care este adesea utilizată în circuitele cu sârmă, iar plăcile de circuit imprimate sunt adesea izolate cu PVDF. Cablurile cu izolație PVDF sunt adesea numite [Kynar Wire ”sub numele de marcă PVDF.

Datorită proprietăților sale piezoelectrice, PVDF este adesea utilizat la producerea de tablouri de senzori tactili, calibre de tulpini ieftine și traductoare audio ușoare.

PVDF is also the standard binder for composite electrodes for lithium batteries: PVDF dissolved in N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) with a specific gravity of 1-2% is mixed with graphite, silicon, tin, active lithium storage materials such as LICOO2, LIMN2O4 sau LIFEPO4 și aditivi conductivi, cum ar fi negru de carbon sau nanofibre de carbon. Suspensia este apoi turnată pe colectorul de metale și NMP este evaporat pentru a forma un electrod compus sau un electrod de lipire.pvdf poate fi utilizat în această aplicație, deoarece este inert chimic în gama potențială de încărcare și descărcare a bateriei și nu reacționează cu terenul electrolit sau litiu.

În domeniul biomedical, filmele PVDF sunt adesea utilizate pentru imunoblotare, unde proteinele sunt electroforate. Deoarece PVDF este rezistent la coroziunea solventului, filmul utilizat în test poate fi ușor decojit și reutilizat pentru a detecta alte proteine. Filmele PVDF pot fi, de asemenea, utilizate pentru a face dispozitive de filtrare a membranei de tip seringă sau roată. Rezistența la căldură și chimică a materialului și proprietățile de legare a proteinelor scăzute permit utilizarea ca filtru de sterilizare în prepararea produselor farmaceutice și ca filtru în prepararea probelor pentru analize precum HPLC, împiedicând deteriorarea echipamentelor scumpe de cantități mici de particule de particule în aceste probe.

PVDF este, de asemenea, utilizat pentru a face linia de pescuit de monofilament specializată ca alternativă la monofilamentul tradițional din nylon. Suprafața sa dură o face mai rezistentă la abraziunea din dinții ascuțiți de pește, iar densitatea optică este mai mică decât nylonul, ceea ce face ca linia să fie mai puțin vizibilă pentru ochiul dornic al peștilor. De asemenea, este mai dens decât nylon, permițând liniei să se scufunde mai repede spre pește.

Traductoarele PVDF sunt mai potrivite pentru testarea modală dinamică decât traductoarele piezoresistive semiconductoare și au avantaje în integrarea structurală asupra traductoarelor piezoceramice. Datorită costurilor mai mici și compatibilității mai mari, traductorii activi care utilizează PVDF sunt importante pentru evoluțiile viitoare ale monitorizării sănătății structurale.

Noul câmp energetic este acum una dintre cele mai importante direcții de aplicare

În domeniul noilor vehicule energetice, PVDF (fluorură de poliviniliden) joacă un rol semnificativ.

Acesta servește în principal ca material pozitiv de liant și de acoperire cu diafragmă. Odată cu creșterea rapidă a vânzărilor de vehicule electrice, cererea de baterii cu litiu crește exploziv.

PVDF a devenit unul dintre materialele cheie indispensabile din lanțul industriei bateriilor de litiu, datorită rezistenței sale chimice excelente, izolației electrice și a altor caracteristici.

Ca liant anod, PVDF este dificil de înlocuit pe termen scurt.

Bateria de litiu are cerințe ridicate privind performanța liantului, care ar trebui să poată fi infiltrată de electrolit organic și să reziste la eroziunea sa, nu dizolvată, mai puțin dizolvată și să mențină performanțe de legătură bune în mediul electrolitului organic și, în același timp Stabilitatea sa electrochimică ar trebui să fie excelentă, iar tensiunea de descompunere trebuie să depășească 4.5V.

Cu o stabilitate chimică excelentă și o rezistență la coroziune, PVDF poate rezista eficient la eroziunea electrolitului cu solvent organic polar și are performanțe bune de legătură, astfel încât este utilizat pe scară largă în liadul de catod cu baterii cu litiu, care reprezintă până la 90% în prezent.

Pentru a îmbunătăți eficient densitatea energetică, liantul cu baterii de litiu trebuie utilizat în cantitate mică și un efect de legătură bun. Pentru a asigura o performanță excelentă a legăturii, PVDF de calitate bateriei trebuie, în general, să aibă o greutate moleculară mare, de obicei mai mult de 1,1 milioane, iar liantul trebuie să aibă un conținut scăzut de apă.

În plus, pentru a asigura coerența bateriilor cu ioni de litiu, producătorii de baterii necesită un grad ridicat de consistență în performanța diferitelor loturi de PVDF achiziționate.

Rezuma

PVDF este un material cu performanță excelentă și o aplicație largă. Odată cu progresul continuu și dezvoltarea științei și tehnologiei, zonele sale de aplicare pot fi extinse și aprofundate. Cu toate acestea, în procesul de utilizare, este important să înțelegem pe deplin caracteristicile și riscurile posibile pentru a -și asigura funcția sigură și eficientă.