Kas mums jāzina par PVDF (polivinilidēna fluorīda) materiāliem

Nosaukums PVDF var izklausīties nedaudz dīvaini, taču tam ir plašs pielietojumu klāsts mūsu dzīvē.

Tās nosaukums ir polivinilidēna fluorīds, un tam ir arī pseidonīmi, piemēram, polivinilidēna fluorīds, polivinilidēna fluorīds, polivinilidēna fluorīda sveķi, polivinilidēna fluorīda sveķi utt. Izskata izteiksmē tas parasti ir balts pulveris vai granula.

Poly(vinylidene fluoride), abbreviated as PVDF, mainly refers to homopolymers of vinylidene fluoride or copolymers of vinylidene fluoride and a small amount of other fluorine-containing vinyl monomers, which combines the characteristics of fluorine resins and general-purpose resins, and also has piezoelectricity, dielectricity and other special properties, such as thermoelectricity, etc. It is the second largest product in the production of fluorine-containing plastics with a global production capacity of 10,000 tons, In addition to good chemical resistance, high temperature resistance, oxidation resistance , laika apstākļu izturība un izturība pret radiāciju, tai ir arī pjezoelektrība, dielektrība, termoelektrība un citas īpašas īpašības.

Fluorogļūdeņraža ķīmiskā struktūra tiek apvienota ar fluora-oglekļa saiti, un šī struktūra ar īsām savienojošām īpašībām veido visstabilāko un spēcīgāko saiti ar ūdeņraža joniem. Tāpēc fluorogļūdeņražu pārklājumiem ir īpašas fizikālās un ķīmiskās īpašības, ir ne tikai spēcīga izturība pret nodilumu un trieciena izturību, bet arī ārkārtīgi skarbā un skarbā vidē ir augsta izturība pret izbalēšanu un ultravioleto veiktspēju.

Fizikālās īpašības

PVDF galvenokārt izmanto, ja nepieciešama ārkārtēja tīrība, kā arī izturība pret šķīdinātājiem un skābēm un bāzēm. PVDF ir zemāks blīvums (1,78 g/cm) nekā citiem fluoropolimēriem, piemēram, PTFE.

PVDF var izmantot, lai ražotu caurules, lapas, plēves, substrātu un izolējošas jakas kabeļiem. Tas var būt arī iesmidzināts vai metināts, un to plaši izmanto ķīmiskajā, pusvadītāju, farmaceitisko un aizsardzības nozarē, kur to var izmantot, piemēram, litija jonu akumulatoru izgatavošanai. Turklāt to var izgatavot savstarpēji saistītās slēgto šūnu putās, kuras arvien vairāk izmanto aviācijas un kosmosa lietojumos.

PVDF smalkas pulvera pakāpes, piemēram, Kynar 500 PVDF un Hylar 5000 PVDF, var izmantot augstas klases metāla pārklājumiem. Šiem pārklājumiem ir ārkārtīgi augsta spīduma un krāsu stabilitāte. Šos pārklājumus var atrast daudzās slavenās ēkās, piemēram, Twin Peaks Tower un Taipei 101. To izmanto arī komerciālās ēkās un dzīvojamo bruģēto metāla jumtos.

PVDF plēves var izmantot, lai imobilizētu olbaltumvielas Western blotēšanas testos, pateicoties to nespecifiskajai afinitātei pret aminoskābēm.

1969. gadā pētnieki atklāja, ka PVDF ir spēcīgs pjezoelektriskais efekts: polarizētā (ti, ievietota spēcīgā elektriskā laukā, lai iegūtu neto dipola momentu) pjezoelektriskais koeficients) bija 6-7 pc/n, kas bija vairāk nekā 10 reizes vairāk nekā 10 reizes lielāka par tajā laikā atrasto polimēru atbilstošo vērtību.

PVDF stikla pārejas temperatūra (TG) ir aptuveni -35 ° C un kristalinitāte parasti 50–60%. Lai materiālam piešķirtu pjezoelektriskās īpašības, materiālu parasti mehāniski izstiepj molekulāro ķēžu virzienā un pēc tam polarizē zem sprieguma . ) un γ fāze (tttGTTTG '). Atšķirība starp šīm fāzēm ir tāda, vai molekulārā ķēde ir cis (t) vai trans (G.) PVDF, kad polarizē, un tai ir labas pjezoelektriskās un piroelektriskās īpašības. Šīs īpašības ļauj to izmantot sensoru un bateriju ražošanā, piemēram, dažus no jaunajiem termogrāfisko kameru sensoriem, kas izmanto PVDF plēves.

Atšķirībā no dažiem citiem pjezoelektriskiem materiāliem, piemēram, PZT, PVDF ir negatīva D33 vērtība. Fiziskā izteiksmē tas nozīmē, ka, lai gan citi materiāli paplašinās elektriskajā laukā, PVDF līgumi un otrādi.

Galvenās īpašības

PVDF parasti ražo ar vinilidēna fluorīda suspensijas polimerizācijas vai emulsijas polimerizāciju, reakcijas vienādojums ir: ch₂ = cf₂-(ch₂cf₂) n.

In terms of physical properties, PVDF has a relative density of 1.76 to 1.79, a melting point of 160°C to 170°C, can be used in a wide range of temperatures from -60°C to +150°C, and is šķīst spēcīgos polāros šķīdinātājos, piemēram, dimetilacetamīdā.

PVDF ir daudz izcilu īpašību. Pirmkārt, tam ir laba karstuma izturība un tā uztur stabilitāti pat augstā temperatūrā. Otrkārt, tam ir lieliska ķīmiskā stabilitāte un tas ir izturīgs pret plašu ķīmisko vielu klāstu. Arī laika apstākļu izturība, izturība pret UV izturību un izturība pret augstas enerģijas starojumu ir arī lieliska. Turklāt PVDF ir augsta polaritāte, augsta dielektriskā konstante un augsta dielektriskā zuduma leņķa pieskare.

Apstrādes ziņā PVDF ir salīdzinoši vienkāršs, un parastās formēšanas, ekstrūzijas un iesmidzināšanas veidošanas metodes var izmantot.

Runājot par veidnes apstākļiem, sākotnējai paketei nav nepieciešama žāvēšana; Injekcijas temperatūru parasti kontrolē 180–230 ℃; pelējuma temperatūra ir 60–90 ℃; Ekstrūzijas temperatūra ir 180–265 ℃; un galvas temperatūra ir 66–140 ℃.

Uzglabāšanai PVDF jāuzglabā 5-30 ℃ tīrā un sausā vidē, lai novērstu piemaisījumus, piemēram, putekļus un mitrumu. Transportēšana jāuzskata par nebīstamām precēm, un procesa laikā jāizvairās no karstuma, mitruma vai vardarbīgas vibrācijas.

PVDF ir būtiska loma daudzās jomās

Petroķīmiskajā laukā tā labās ķīmiskās izturības, lieliskās apstrādājamības un lieliskās noguruma un šļūdes pretestības dēļ tā ir kļuvusi par vienu no ideālām izvēlēm visiem vai izklātiem sūkņiem, vārstiem, cauruļvadiem, cauruļvadu veidgabaliem, tvertnēm un siltummaiņiem šķidrumā. Petroķīmisko aprīkojuma apstrādes sistēma.

PVDF tiek izmantots arī elektriskajos un elektroniskajos laukos. Ar labu ķīmisko stabilitāti un elektriskās izolācijas īpašībām to plaši izmanto pusvadītāju nozarē, lai saglabātu un pārvadātu ķīmiskas vielas augstas tīrības pakāpēs, kas atbilst TOC un liesmas slāpējošām prasībām.

PVDF ir arī viena no galvenajām izejvielām fluorogļūdeņražu pārklājumiem, kas tagad ir to sestajā paaudzē. Šie pārklājumi tiek izmantoti spēkstacijās, lidostās, šosejās, daudzstāvu ēkās un citās vietās, pateicoties to augstākajai pretestībai laika apstākļos, kas ļauj tos ilgstoši izmantot ārpus telpām bez uzturēšanas.

Turklāt PVDF sveķus var sajaukt arī ar citām sveķu modifikācijām. Piemēram, kompozītmateriāli, kas iegūti, sajaucot ar ABS sveķiem, ir plaši izmantoti būvniecībā, automobiļu rotāšanā, ierīču čaumalās un citos laukos.

PVDF ir arī dažas īpašas īpašības un lietojumi

Piemēram, tai ir pjezoelektrība, termoelektrība un citas funkcijas, to var izgatavot dažādās sensoru, medicīnisko materiālu, medicīnisko materiālu sarežģītās formās. Olbaltumvielu secībā PVDF membrāna ir ideāla alternatīva nitrocelulozes membrānai, kas var saistīt olbaltumvielas un atdalīt mazus olbaltumvielu fragmentus.

Pirms lietošanas tie ir iepriekš apstrādāti ar bezūdens metanolu, lai aktivizētu pozitīvi uzlādētās grupas uz viņu virsmas, kas padara tos vieglāk saistīties ar negatīvi lādētiem olbaltumvielām. Pārneses buferšķīdumu bez metanola var izmantot, lai pārnestu iepriekš apstrādātas PVDF membrānas.

Pieteikšanās zonas

PVDF bieži izmanto kā elektrisko vadu izolācijas apvalku, ņemot vērā tā vairākas izcilas īpašības, piemēram, elastību, mazu svaru, zemu siltumvadītspēju, augstu ķīmisko izturību un siltuma izturību. Plāns 30 gabarīta vads, ko bieži izmanto stiepļu brūču ķēdēs, un iespiestas shēmas plates bieži tiek izolētas ar PVDF. Kabeļus ar PVDF izolāciju bieži sauc par [Kynar Wire ”ar PVDF preču zīmes nosaukumu.

Pjezoelektrisko īpašību dēļ PVDF bieži izmanto taustes sensoru bloku, lētu celma mērītāju un vieglu audio devēju ražošanā.

PVDF ir arī standarta saistviela kompozītmateriālu elektrodiem litija baterijām: PVDF izšķīdināts N-metil-2-pirolidonā (NMP) ar specifisku 1-2% smagumu, sajauc ar grafītu, silīciju, alvu, aktīviem litija uzglabāšanas materiāliem, piemēram, LICOO2, LIMN2O4 vai LIFEPO4 un vadošās piedevas, piemēram, oglekļa melnās vai oglekļa nanšķiedras. Pēc tam vircu ielej uz metāla kolektora un NMP iztvaiko, lai veidotu kompozītu elektrodu vai ielīmētu elektrodu. elektrolīts vai litijs.

Biomedicīnas laukā PVDF plēves bieži izmanto imūnblotēšanai, kur olbaltumvielas tiek elektroforētas. Tā kā PVDF ir izturīgs pret šķīdinātāja koroziju, testā izmantoto plēvi var viegli nomizot un atkārtoti izmantot citu olbaltumvielu noteikšanai.PVDF plēves var izmantot arī, lai izgatavotu šļirces vai riteņu tipa membrānas filtrēšanas ierīces. Materiāla siltuma un ķīmiskā izturība un zemas olbaltumvielu saistošās īpašības ļauj to izmantot kā sterilizējošu filtru farmaceitisko līdzekļu sagatavošanā un kā filtru paraugu sagatavo daļiņu no šiem paraugiem.

PVDF tiek izmantots arī, lai izveidotu speciālu monopavedienu zvejas līniju kā alternatīvu tradicionālajam neilona monopavedienam. Tā cietā virsma padara to izturīgāku pret nodilumu no asiem zivju zobiem, un tā optiskais blīvums ir zemāks par neilonu, padarot līniju mazāk redzamu zivju dedzīgajai acij. Tas ir arī blīvāks nekā neilons, ļaujot līnijai ātrāk nogrimt pret zivīm.

PVDF devēji ir labāk piemēroti dinamiskai modālai pārbaudei nekā pusvadītāju pjezorozesistiskie devēji, un tiem ir priekšrocības strukturālajā integrācijā pār pjezokeramisko devēju. Sakarā ar zemākām izmaksām un lielāku savietojamību aktīvie pārveidotāji, kas izmanto PVDF, ir svarīgi turpmākai attīstībai strukturālās veselības uzraudzībā.

Jaunais enerģijas lauks tagad ir viens no vissvarīgākajiem lietojumprogrammu virzieniem

Jaunu enerģijas transportlīdzekļu laukā ir nozīmīga loma PVDF (polivinilidēna fluorīds).

Tas galvenokārt kalpo kā pozitīvs saistviela un diafragmas pārklājuma materiāls. Strauji pieaugot elektrisko transportlīdzekļu pārdošanas apjomam, eksplozīvi pieaug pieprasījums pēc litija baterijām.

PVDF ir kļuvis par vienu no neaizstājamiem galvenajiem materiāliem litija akumulatoru nozares ķēdē, pateicoties tā lieliskajai ķīmiskajai pretestībai, elektriskajai izolācijai un citām īpašībām.

Kā anoda saistviela PVDF ir grūti aizstāt īstermiņā.

Litija akumulatoram ir augstas prasības attiecībā uz saistvielu veiktspēju, kuru vajadzētu būt iespējai infiltrēt ar organisko elektrolītu un pretoties tā erozijai, nevis izšķīdināt, mazāk izšķīdinātus un uzturēt labu savienošanas veiktspēju organiskā elektrolīta vidē un tajā pašā laikā. Tās elektroķīmiskajai stabilitātei jābūt lieliskai, un sadalīšanās spriegumam jābūt virs 4,5 V.

Ar lielisku ķīmisko stabilitāti un izturību pret koroziju, PVDF var efektīvi pretoties polārā organiskā šķīdinātāja elektrolīta erozijai, un tam ir labs savienošanas veiktspēja, tāpēc to plaši izmanto litija akumulatora katoda saistvielā, kas šobrīd veido līdz 90%.

Lai efektīvi uzlabotu enerģijas blīvumu, litija akumulatoru saistviela ir jāizmanto nelielā daudzumā un labā līmenī. Lai nodrošinātu lielisku sasaistes veiktspēju, akumulatora līmeņa PVDF parasti ir jābūt ar lielu molekulmasu, parasti vairāk nekā 1,1 miljonu, un saistvielai ir nepieciešams zems ūdens saturs.

Turklāt, lai nodrošinātu litija jonu bateriju konsistenci, akumulatoru ražotājiem ir nepieciešama augsta konsekvences pakāpe dažādu iegādāto PVDF partiju veiktspēja.

Apkopot

PVDF ir materiāls ar izcilu veiktspēju un plašu pielietojumu. Ar nepārtrauktu zinātnes un tehnoloģijas attīstību un attīstību tās pielietošanas jomas var vēl vairāk paplašināt un padziļināties. Tomēr lietošanas procesā ir svarīgi pilnībā izprast tā īpašības un iespējamos riskus, lai nodrošinātu tā drošu un efektīvu funkciju.