Những gì chúng ta nên biết về vật liệu PVDF (polyvinylidene fluoride)

Cái tên PVDF nghe có vẻ hơi lạ, nhưng nó có một loạt các ứng dụng trong cuộc sống của chúng tôi.

Tên của nó là polyvinylidene fluoride, và nó cũng có các bí danh như polyvinylidene fluoride, polyvinylidene fluoride, nhựa polyvinylidene fluoride, nhựa polyvinylidene fluoride, v.v. Về ngoại hình, nó thường là một loại bột trắng hoặc hạt.

Poly (vinylidene fluoride), được viết tắt là PVDF, chủ yếu đề cập đến homopolyme của vinylidene fluoride hoặc copolyme của vinylidene fluoride và một lượng nhỏ các monome vinyl có chứa fluorine khác Điện tử, điện môi và các tính chất đặc biệt khác, chẳng hạn như nhiệt điện, v.v ... Đây là sản phẩm lớn thứ hai trong sản xuất nhựa có chứa flo với công suất sản xuất toàn cầu là 10.000 tấn, ngoài khả năng kháng hóa chất tốt, kháng nhiệt độ cao, kháng oxy hóa oxy hóa , Kháng thời tiết và điện trở bức xạ, nó cũng có áp điện, điện môi, nhiệt điện và các tính chất đặc biệt khác.

Cấu trúc hóa học của fluorocarbon được kết hợp với liên kết fluorine-carbon và cấu trúc này với các đặc tính liên kết ngắn tạo thành liên kết ổn định và mạnh nhất với các ion hydro. Do đó, lớp phủ fluorocarbon có đặc tính vật lý và hóa học đặc biệt, không chỉ có khả năng chống mài mòn và khả năng chống va đập mạnh mẽ, mà còn trong môi trường cực kỳ khắc nghiệt và khắc nghiệt có khả năng chống phai màu và cực tím cao.

Tính chất vật lý

PVDF chủ yếu được sử dụng khi cần có độ tinh khiết cực độ, cũng như khả năng chống lại dung môi và axit và bazơ. PVDF có mật độ thấp hơn (1,78 g/cm) so với các fluoropolyme khác như PTFE.

PVDF có thể được sử dụng để sản xuất ống, tấm, màng, chất nền và áo khoác cách điện cho cáp. Nó cũng có thể được phun hoặc hàn, và được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp hóa học, bán dẫn, dược phẩm và phòng thủ, ví dụ, nó có thể được sử dụng để tạo ra pin lithium-ion. Ngoài ra, nó có thể được thực hiện thành bọt tế bào kín liên kết chéo, ngày càng được sử dụng trong các ứng dụng hàng không vũ trụ.

Các loại bột mịn của PVDF, chẳng hạn như Kynar 500 PVDF và Hylar 5000 PVDF, có thể được sử dụng cho lớp phủ kim loại cao cấp. Những lớp phủ này có độ bóng cực cao và ổn định màu sắc. Những lớp phủ này có thể được tìm thấy trong nhiều tòa nhà nổi tiếng như Tháp Twin Peaks và Đài Bắc 101. Nó cũng được sử dụng trong các tòa nhà thương mại và mái kim loại lát đá dân cư.

Phim PVDF có thể được sử dụng để cố định các protein trong các xét nghiệm làm mờ phương Tây do ái lực không đặc hiệu của chúng đối với các axit amin.

Năm 1969, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng PVDF có hiệu ứng áp điện mạnh mẽ: hệ số áp điện của phân cực (nghĩa là đưa vào điện trường mạnh để tạo ra màng lưỡng cực ròng) là 6-7 pc/n, gấp hơn 10 lần lớn hơn giá trị tương ứng cho các polyme được tìm thấy tại thời điểm đó.

PVDF có nhiệt độ chuyển đổi thủy tinh (TG) khoảng -35 ° C và độ kết tinh thường là 50-60%. Để truyền các tính chất áp điện vào vật liệu, vật liệu thường được kéo dài bằng cơ học theo hướng của chuỗi phân tử và sau đó phân cực dưới độ căng.pvdf có sẵn trong nhiều pha rắn: pha α (TGTG '), pha (TTTT ) và pha (tttgttttg '). Sự khác biệt giữa các pha này là liệu chuỗi phân tử là CIS (T) hay trans (G.) PVDF trở thành một polymer điện từ khi phân cực và có tính chất áp điện và pyroelectric tốt. Các thuộc tính này cho phép nó được sử dụng trong việc sản xuất các cảm biến và pin, chẳng hạn như một số cảm biến camera nhiệt mới sử dụng màng PVDF.

Không giống như một số vật liệu áp điện khác, chẳng hạn như PZT, PVDF có giá trị D33 âm. Về mặt vật lý, điều này có nghĩa là trong khi các vật liệu khác mở rộng trong một điện trường, các hợp đồng PVDF và ngược lại.

Tính chất chính

PVDF thường được sản xuất bằng cách trùng hợp huyền phù hoặc trùng hợp nhũ tương của vinylidene fluoride, phương trình phản ứng là: ch₂ = cf₂-(ch₂cf₂) n.

Về tính chất vật lý, PVDF có mật độ tương đối từ 1,76 đến 1,79, điểm nóng chảy từ 160 ° C đến 170 ° C, có thể được sử dụng trong một phạm vi rộng của nhiệt độ từ -60 ° C đến +150 ° C và là hòa tan trong các dung môi cực mạnh như dimethylacetamide.

PVDF có nhiều tài sản nổi bật. Đầu tiên, nó có khả năng chịu nhiệt tốt và duy trì sự ổn định ngay cả ở nhiệt độ cao. Thứ hai, nó có độ ổn định hóa học tuyệt vời và có khả năng chống lại một loạt các hóa chất. Kháng thời tiết, kháng tia cực tím và khả năng chống bức xạ năng lượng cao cũng rất tuyệt vời. Ngoài ra, PVDF có độ phân cực cao, hằng số điện môi cao và tiếp tuyến góc mất điện môi cao.

Về mặt xử lý, PVDF tương đối đơn giản, và các phương pháp đúc, đùn và phun phổ biến có thể được áp dụng.

Về điều kiện đúc, việc sấy không cần thiết cho gói ban đầu; Nhiệt độ tiêm thường được kiểm soát ở 180-230; Nhiệt độ khuôn là 60-90; Nhiệt độ đùn là 180-265; và nhiệt độ đầu chết là 66-140.

Để lưu trữ, PVDF nên được lưu trữ ở 5-30 trong môi trường sạch và khô để ngăn ngừa các tạp chất như bụi và độ ẩm không trộn lẫn. Vận chuyển nên được coi là hàng hóa không nguy hiểm, và nhiệt, độ ẩm hoặc rung động bạo lực trong quá trình.

PVDF đóng một vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực

Trong lĩnh vực hóa dầu, vì khả năng kháng hóa chất tốt, khả năng xử lý tuyệt vời và khả năng chịu mệt mỏi tuyệt vời và khả năng chống leo, nó đã trở thành một trong những lựa chọn lý tưởng cho toàn bộ máy bơm, van, đường ống, phụ kiện đường ống, xe tăng và trao đổi nhiệt trong chất lỏng Hệ thống xử lý các thiết bị hóa dầu.

PVDF cũng được sử dụng trong các điện trường và điện tử. Với sự ổn định hóa học tốt và tính chất cách nhiệt, nó được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp bán dẫn để lưu trữ và vận chuyển các hóa chất có độ tinh khiết cao trong các thiết bị đáp ứng các yêu cầu của chất chống cháy và ngọn lửa.

PVDF cũng là một trong những nguyên liệu thô chính cho lớp phủ fluorocarbon, hiện đang ở thế hệ thứ sáu. Những lớp phủ này được sử dụng trong các nhà máy điện, sân bay, đường cao tốc, các tòa nhà cao tầng và những nơi khác do khả năng chống thời tiết vượt trội, cho phép chúng được sử dụng ngoài trời trong một thời gian dài mà không cần bảo trì.

Ngoài ra, nhựa PVDF cũng có thể được trộn với sửa đổi nhựa khác. Ví dụ, các vật liệu composite thu được bằng cách trộn với nhựa ABS đã được sử dụng rộng rãi trong xây dựng, trang trí ô tô, vỏ thiết bị và các trường khác.

PVDF cũng có một số thuộc tính và sử dụng đặc biệt

Ví dụ, nó có áp điện, nhiệt điện và các chức năng khác, có thể được tạo thành nhiều hình dạng phức tạp của các cảm biến, vật liệu y tế. Trong trình tự protein, màng PVDF là một sự thay thế lý tưởng cho màng nitrocellulose, có thể liên kết các protein và tách các mảnh protein nhỏ.

Chúng cần được xử lý trước bằng metanol khan trước khi sử dụng để kích hoạt các nhóm tích điện dương trên bề mặt của chúng, giúp chúng dễ dàng liên kết với các protein tích điện âm. Bộ đệm chuyển không chứa methanol có thể được sử dụng để chuyển màng PVDF được xử lý trước.

Lĩnh vực ứng dụng

PVDF thường được sử dụng như một chiếc áo khoác cách điện cho dây điện do nhiều đặc tính tuyệt vời của nó như độ đàn hồi, trọng lượng thấp, độ dẫn nhiệt thấp, điện trở hóa học cao và khả năng chịu nhiệt. Dây 30 mét mỏng, thường được sử dụng trong các mạch có dây dây và các bảng mạch in thường được cách nhiệt với PVDF. Cáp có cách nhiệt PVDF thường được gọi là [Kynar Wire "dưới tên nhãn hiệu của PVDF.

Do tính chất áp điện của nó, PVDF thường được sử dụng trong việc sản xuất các mảng cảm biến xúc giác, đồng hồ đo biến dạng rẻ tiền và đầu dò âm thanh nhẹ.

PVDF cũng là chất kết dính tiêu chuẩn cho các điện cực composite cho pin lithium: PVDF hòa tan trong N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) với trọng lượng riêng là 1-2% LICOO2, LIMN2O4 hoặc LIFEPO4, và các chất phụ gia dẫn điện như carbon đen hoặc sợi nano carbon. Slurry sau đó được đổ vào bộ thu kim loại và NMP bị bay hơi để tạo thành điện cực tổng hợp hoặc điện cực dán.pvdf có thể được sử dụng trong ứng dụng này vì nó trơ về mặt hóa học trong phạm vi sạc và xả pin và không phản ứng với điện giải hoặc lithium.

Trong lĩnh vực y sinh, màng PVDF thường được sử dụng để điều trị miễn dịch, trong đó protein được điện di. Do PVDF có khả năng chống ăn mòn dung môi, màng được sử dụng trong xét nghiệm có thể dễ dàng bị bóc ra và tái sử dụng để phát hiện các protein khác.pvdf phim cũng có thể được sử dụng để tạo ra các thiết bị lọc màng ống tiêm hoặc loại bánh xe. Kháng nhiệt và hóa chất của vật liệu và các đặc tính liên kết protein thấp cho phép nó được sử dụng làm bộ lọc khử trùng trong việc chuẩn bị dược phẩm, và như một bộ lọc trong việc chuẩn bị các mẫu để phân tích như HPLC, ngăn chặn thiết bị đắt tiền bị hỏng bởi số lượng nhỏ của các hạt vật chất trong các mẫu này.

PVDF cũng được sử dụng để tạo ra dây chuyền câu cá monofilament đặc biệt như một sự thay thế cho monofilament nylon truyền thống. Bề mặt cứng của nó làm cho nó có khả năng chống mài mòn từ răng cá sắc nhọn hơn và mật độ quang học của nó thấp hơn so với nylon, làm cho dòng ít nhìn thấy hơn đối với con mắt quan tâm của cá. Nó cũng dày hơn so với nylon, cho phép đường thẳng chìm nhanh hơn về phía cá.

Các bộ chuyển đổi PVDF phù hợp hơn để kiểm tra phương thức động hơn so với các bộ chuyển đổi Piezoresistive của chất bán dẫn và có lợi thế trong tích hợp cấu trúc so với các bộ chuyển đổi Piezoceramic. Do chi phí thấp hơn và khả năng tương thích cao hơn, các bộ chuyển đổi hoạt động sử dụng PVDF rất quan trọng đối với sự phát triển trong tương lai trong giám sát sức khỏe cấu trúc.

Trường năng lượng mới hiện là một trong những hướng ứng dụng quan trọng nhất

Trong lĩnh vực xe năng lượng mới, PVDF (polyvinylidene fluoride) đóng một vai trò quan trọng.

Nó chủ yếu phục vụ như là chất kết dính dương và vật liệu phủ màng cứng. Với sự tăng trưởng nhanh chóng của doanh số bán xe điện, nhu cầu về pin lithium đang tăng lên một cách bùng nổ.

PVDF đã trở thành một trong những vật liệu chính không thể thiếu trong chuỗi ngành pin lithium do điện trở hóa học tuyệt vời, cách điện và các đặc điểm khác.

Là chất kết dính cực dương, PVDF rất khó để thay thế trong thời gian ngắn.

Pin lithium có yêu cầu cao về hiệu suất của chất kết dính, có thể bị xâm nhập bởi chất điện phân hữu cơ và chống xói mòn, không hòa tan, ít hòa tan hơn và duy trì hiệu suất liên kết tốt trong môi trường của chất điện phân hữu cơ, đồng thời, đồng thời, Độ ổn định điện hóa của nó phải là tuyệt vời, và điện áp phân hủy cần phải trên 4,5V.

Với độ ổn định hóa học tuyệt vời và khả năng chống ăn mòn, PVDF có thể chống lại sự xói mòn của chất điện phân dung môi hữu cơ cực và có hiệu suất liên kết tốt, do đó, nó được sử dụng rộng rãi trong chất kết dính catốt pin lithium, hiện có tới 90%.

Để cải thiện hiệu quả mật độ năng lượng, chất kết dính pin lithium cần được sử dụng với số lượng nhỏ và hiệu ứng liên kết tốt. Để đảm bảo hiệu suất liên kết tuyệt vời, PVDF cấp pin thường cần có trọng lượng phân tử cao, thường là hơn 1,1 triệu và chất kết dính được yêu cầu phải có hàm lượng nước thấp.

Ngoài ra, để đảm bảo tính nhất quán của pin lithium-ion, các nhà sản xuất pin yêu cầu mức độ nhất quán cao trong việc thực hiện các lô PVDF đã mua khác nhau.

Tóm tắt

PVDF là một vật liệu với hiệu suất tuyệt vời và ứng dụng rộng. Với sự tiến bộ và phát triển liên tục của khoa học và công nghệ, các lĩnh vực ứng dụng của nó có thể được mở rộng và sâu sắc hơn nữa. Tuy nhiên, trong quá trình sử dụng, điều quan trọng là phải hiểu đầy đủ các đặc điểm và rủi ro có thể xảy ra để đảm bảo chức năng an toàn và hiệu quả của nó.