聚偏二氟
名称 | |
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IUPAC名称 聚(1,1-二氟乙烯) | |
其他名称 聚偏二氟化物;聚(乙烯基氟化物);凯纳尔Hylar;索尔夫; Sygef;聚(1,1-二氟乙烷) | |
身份标识 | |
切比 | |
Chemspider |
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echa inforcard | 100.133.181 |
网 | 聚乙烯二+氟化物 |
PubChem CID | |
COMPTOX仪表板( EPA ) | |
特性 | |
- (C 2 H 2 F 2 ) N- | |
外貌 | 白色或半透明固体 |
熔点 | 177°C(351°F) |
无法解决 | |
结构 | |
2.1 d | |
相关化合物 | |
相关化合物 | PVF , PVC , PTFE |
除非另有说明,否则给出了其标准状态(25°C [77°F],100 kPa)的材料的数据。 验证(什么是 ?) Infobox参考 |
聚偏二氟化物或聚偏二氟乙烯( PVDF )是一种高度非反应性热塑性氟聚合物,该氟化物由乙烯基二氟化物的聚合产生。它的化学公式为(C 2 H 2 F 2 ) n 。
PVDF是一种专业塑料,用于需要最高纯度的应用,以及对溶剂,酸和碳氢化合物的抗性。与其他氟聚合物(如聚氟乙烯)相比,PVDF的密度低1.78 g/cm 3 。
它以管道产品,薄板,油管,膜,板和优质电线的绝缘体的形式提供。它可以被注入,模制或焊接,并且通常用于化学,半导体,医疗和国防行业以及锂离子电池中。它也可作为交联的闭孔泡沫,在航空和航空航天应用中越来越多地使用,也可以用作外来的3D打印机丝。它也可以用于与食品的反复接触,因为它符合FDA的且无毒的温度低于FDA。
作为优质粉末等级,它是金属高端油漆中的成分。这些PVDF油漆具有非常好的光泽和颜色保留。它们正在世界各地的许多著名建筑中使用,例如马来西亚的石油塔和台湾的台北101 ,以及商业和住宅金属屋顶。
PVDF膜用于蛋白质中,用于固定蛋白质,这是由于其对氨基酸的非特异性亲和力。
PVDF还用作超级电容器和其他电化学应用中碳电极的粘合剂成分。
名称
PVDF以各种品牌名称出售,包括KF( Kureha ),Hylar( Solvay ),Kynar( Arkema )和Solef(Solef)(Solvay)。
生产
特性
1969年,在PVDF中观察到了强的压电性,孔的压电系数(放置在强场下,以诱导净偶极矩诱导净偶极矩)薄膜,薄膜大于6-7 pc / n :10倍,比在任何在任何情况下都大的薄膜大。其他聚合物。
PVDF的玻璃过渡温度( T G )约为-35° C ,通常为50–60%的晶体。为了赋予其压电特性的材料,它是机械伸展的,以定位分子链,然后在张力下固定。 PVDF以几种形式存在:alpha(tgtg'),beta(tttt)和伽马(tttgtttg')阶段,具体取决于链构型(Trans(t)或gauche(g)链接)。当螺旋时,PVDF是一种铁电聚合物,具有有效的压电和pyroelectric特性。这些特征使其在传感器和电池应用中有用。 PVDF的薄膜用于一些较新的热摄像头传感器。
与其他流行的压电材料(例如锆钛酸铅(PZT))不同,PVDF具有负D 33值。从物理上讲,这意味着PVDF会在暴露于同一电场时压缩而不是扩展。
热的
PVDF树脂已进行高热实验以测试其热稳定性。 PVDF在302°F(150°C)下持有10年,并且测量结果表明未发生热或氧化分解。 PVDF树脂已被记录为高达707°F(375°C)的稳定。
化学兼容性
PVDF在热塑性材料中表现出增加的耐化学性和兼容性。 PVDF被认为具有出色 /惰性的抵抗力:
- 强酸,弱酸,
- 离子,盐溶液,
- 卤化化合物,
- 碳氢化合物,
- 芳香溶剂,
- 脂肪族溶剂,
- 氧化剂,
- 基础弱。
化学敏感性
与其他荧光聚合物类似的PVDF通常具有以下化学家族的化学敏感性:
- 强大的基地,苛刻
- 酯,
- 酮。
内在特性和电阻
聚偏二氟化物在某些高对焦应用中表达固有的抗性特性。即这些是:臭氧氧化反应,核辐射,紫外线损伤和微生物,真菌生长。在热塑性材料中,PVDF对这些条件的抵抗力相当独特。 PVDF的碳和氟化物元素稳定性有助于这种抗性,以及PVDF在处理过程中的聚合物整合。
加工
可以通过自由基(或受控的)聚合过程从气态乙烯基氟化物(VDF)单体合成PVDF。随后可能是诸如熔体铸造或从解决方案进行处理之类的过程(例如溶液铸造,自旋涂层和膜铸造)。也已经制作了Langmuir – Blodgett电影。在基于溶液的加工的情况下,使用的典型溶剂包括二甲基甲酰胺和挥发性较大的丁酮。在水性乳液聚合中,荧光纯净的全氟烯酸酸以阴离子形式使用,作为通过溶解单体溶解的加工辅助。与其他荧光聚合物相比,由于其相对较低的熔点约为177°C,因此其熔体过程更容易。
加工的材料通常在非Piezoelectric Alpha阶段。该材料必须拉伸或退火以获得压电β相。此例外是针对PVDF薄膜(微米的厚度)。薄膜和处理的底物之间的残余应力足以使β相形成。
为了获得压电响应,必须首先将材料固定在大型电场中。材料的固定通常需要以上30兆瓦的外部场(mv/m)。必须在极化过程中加热厚的膜(通常> 100 µm ),以达到较大的压电响应。在极点过程中,通常将厚膜加热至70–100°C。
通过机械化学来描述定量屈光化过程,以实现安全的环保PVDF废物处理。
申请
PVDF是一种热塑性,可为类似于其他热塑性(尤其是氟聚合物)的应用表达多功能性。 PVDF树脂被加热并处理,用于挤出和注入成型,以生产PVDF管道,床单,涂料,膜和模制PVDF产品,例如散装容器。 PVDF热塑性塑料的常见行业应用包括:
- 化学处理,
- 电力,电池和电子组件,
- 建筑和建筑,
- 医疗保健和药物,
- 生物医学研究,
- 超色应用,
- 核废料处理,
- 石化,石油和天然气,
- 食物,饮料加工,
- 水,废水管理。
电子 /电力
PVDF通常用作电线上的绝缘材料,因为其柔韧性,低重量,低导热率,高化学腐蚀性和耐热性的结合。 PVDF绝缘,用于电源包装电路组件和印刷电路板的大多数狭窄的30号电线。在此用途中,这条线通常称为“ kynar电线”,来自商品名称。
PVDF的压电性能在制造触觉传感器阵列,廉价的应变计和轻质音频传感器中被利用。由PVDF制成的压电面板在Venetia Burney学生Dust Counter上使用,这是新的地平线空间探针的科学仪器,可测量外部太阳系中的灰尘密度。
PVDF是用于生产锂离子电池复合电极的标准粘合剂材料。质量溶液在N-甲基-2-吡咯酮(NMP)中与活性锂储存材料(例如石墨,矽,锡,LICOO 2 ,LIMN 2 O 4 )或LIFEPO 4和导电性混合,将PVDF 1-2 %的溶液与N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)溶液混合在一起添加剂,例如碳黑色或碳纳米纤维。该浆液被铸成金属电流收集器,并将NMP蒸发以形成复合或糊电极。使用PVDF是因为它在使用的潜在范围内化学惰性,并且与电解质或锂反应不反应。
生物医学科学
在生物医学科学中,PVDF用于免疫印迹作为人造膜(通常具有0.22或0.45毫米孔径),在其上使用电力转移蛋白质(请参阅Western blotting )。 PVDF对溶剂具有抗药性,因此,这些膜很容易被剥离并重复使用以查看其他蛋白质。 PVDF膜通常以膜过滤装置的一部分用于其他生物医学应用,通常是以注射器过滤器或车轮过滤器的形式。该材料的各种特性,例如耐热性,对化学腐蚀的耐药性和低蛋白结合特性,使该材料在生物医学科学中有价值,以制备药物作为消毒过滤器,并作为用于准备分析技术样品的过滤器例如高性能液相色谱(HPLC),其中少量的颗粒物会损坏敏感且昂贵的设备。
PVDF传感器具有比半导体压电换能器更适合模态测试的优点,并且比压电陶瓷传感器更适合结构整合。由于这些原因,由于其低成本和合规性,使用PVDF主动传感器是开发未来结构卫生监测方法的基石。
在高温过程中
由于PVDF的电阻特性和上温度阈值,PVDF用作高温,热酸,辐射环境应用中的管道,薄板和内部涂层。作为管道,PVDF的额定值高达248°F(120°C)。 PVDF使用的示例包括核反应堆废物处理,化学合成和生产,(硫酸,普通),空气泛滥和锅炉使用管道。
其他用途
PVDF用于特种单丝钓鱼线,作为尼龙单丝的碳纤维替代品出售。表面更难,因此它更能抵抗磨损和尖锐的鱼牙。它的光密度低于尼龙,这使得线对尖锐的鱼的眼睛不太明显。它也比尼龙更密集,使其朝着鱼降得更快。
其他形式
共聚物
共聚物聚合物聚合物(乙烯基氟二氟丙烯)或PVDF-HFP用作人造草皮叶片中的共聚物。
PVDF的共聚物也用于压电和电绞痛应用中。最常用的共聚物之一是P(VDF-三氟乙烯),通常以质量约为50:50和65:35的比例(相当于约56:44和70:30摩尔馏分)。另一个是P(VDF-四氟乙烯)。它们通过改善材料的结晶度来改善压电反应。
尽管共聚物的单位结构的极性低于纯PVDF,但共聚物通常具有更高的结晶度。这会导致更大的压电响应:P(VDF-TFE)的D 33值已记录为高达-38 p c /n,而纯PVDF中的-33 pc /n则为-33 pc /n。
特里聚合物
就机电诱导的应变而言,PVDF的晶状体是最有希望的。最常用的基于PVDF的Terpolymers是P(VDF-TRFE-CTFE)和P(VDF-TRFE-CFE)。这种基于宽松的铁电Terpolymer是通过将笨重的第三单体(氯氟乙烯,CTFE)随机掺入P(VDF -TRFE)共聚物(本质上是铁电)P(VDF -TRFE)共聚物的聚合物链中的。 P(VDF-TRFE)共聚物中的CTFE随机掺入会破坏铁电极相的长距离顺序,从而形成了纳米极性结构域。当应用电场时,无序的纳米极性结构域将其构象变成了全反构象,这会导致大型的电静止应变和高房间 - 温度的介电常数〜50。