Kaj bi morali vedeti o materialih PVDF (poliviniliden fluorid)

Ime PVDF se morda sliši nekoliko čudno, vendar ima v našem življenju široko paleto aplikacij.

Ime mu je poliviniliden fluorid, ima pa tudi vzdevke, kot so poliviniliden fluorid, poliviniliden fluorid, poliviniliden fluorid smole, poliviniliden fluorid smole in tako naprej. Glede na videz je običajno beli prah ali zrnca.

Poli (viniliden fluorid), okrajšan kot PVDF, se nanaša predvsem na homopolimera vinilidenskega fluorida ali kopolimerov vinilidenskega fluorida in majhno količino drugih vinilnih monomerov, ki vsebujejo fluori Piezoelektričnost, dielektričnost in druge posebne lastnosti, kot so termoelektričnost itd. Je drugi največji izdelek pri proizvodnji plastike, ki vsebuje fluor, z globalno proizvodno zmogljivostjo 10.000 ton, poleg dobre kemične odpornosti, visoke temperaturne odpornosti, oksidacijske odpornosti , vremenska odpornost in odpornost na sevanje, ima tudi piezoelektričnost, dielektričnost, termoelektričnost in druge posebne lastnosti.

Kemična struktura fluoroogljika je kombinirana s fluorovo ogljikovo vezjo, ta struktura s kratkimi veznimi lastnostmi pa tvori najbolj stabilno in najmočnejšo vez z vodikovimi ioni. Zato imajo fluoroogljikovi prevleki posebne fizikalne in kemijske lastnosti, ne le da imajo močno odpornost na obrabo in odpornost na udarce, ampak tudi v izjemno ostrih in ostrih okolju ima veliko odpornost proti zbledelim in ultravijoličnim delovanjem.

Fizične lastnosti

PVDF se uporablja predvsem tam, kjer je potrebna ekstremna čistost, pa tudi odpornost na topila in kisline in baze. PVDF ima nižjo gostoto (1,78 g/cm) kot drugi fluoropolimeri, kot je PTFE.

PVDF se lahko uporablja za izdelavo cevi, listov, filma, substrata in izolacijskih jopičev za kable. Lahko se tudi oblikuje ali vari vbrizgavanje in se pogosto uporablja v kemični, polprevodniški, farmacevtski in obrambni industriji, kjer se lahko na primer uporabi za izdelavo litij-ionskih baterij. Poleg tega ga je mogoče izdelati v navzkrižno povezane pene zaprtih celic, ki se vedno pogosteje uporabljajo v vesoljskih aplikacijah.

Za kovinske prevleke višjega cenovnega razreda se lahko uporabljajo fini praški PVDF, kot sta Kynar 500 PVDF in Hylar 5000 PVDF. Te prevleke imajo izjemno visok sijaj in barvno stabilnost. Te prevleke najdemo v številnih znanih stavbah, kot sta Twin Peaks Tower in Taipei 101. Uporablja se tudi v komercialnih stavbah in stanovanjskih asfaltiranih kovinskih strehah.

PVDF filme lahko uporabimo za imobilizacijo beljakovin v zahodnih testih za blot zaradi njihove nespecifične afinitete do aminokislin.

Leta 1969 so raziskovalci odkrili, da ima PVDF močan piezoelektrični učinek: piezoelektrični koeficient polariziranega (tj večja od ustrezne vrednosti za polimere, ki jih najdemo v tistem času.

PVDF ima temperaturo steklenega prehoda (TG) približno -35 ° C in kristalnost običajno 50-60%. Da bi material dali piezoelektrične lastnosti, je material običajno mehansko raztegnjen v smeri molekulskih verig in nato polariziran pod napetostjo.PVDF je na voljo v različnih trdnih fazah: α faza (Tgtg '), β faza (TTTT (TTTT ) in γ faza (TTTGTTTG '). Razlika med temi fazami je v tem, ali je molekularna veriga Cis (T) ali trans (G.) PVDF postane feroelektrični polimer, ko je polariziran in ima dobre piezoelektrične in piroelektrične lastnosti. Te lastnosti omogočajo uporabo pri proizvodnji senzorjev in baterij, kot so nekateri novi senzorji termografskih kamer, ki uporabljajo PVDF filme.

Za razliko od nekaterih drugih piezoelektričnih materialov, kot je PZT, ima PVDF negativno vrednost D33. V fizičnem smislu to pomeni, da se drugi materiali širijo v električnem polju, PVDF pogodbe in obratno.

Glavne lastnosti

PVDF na splošno nastane s suspenzijsko polimerizacijo ali emulzijsko polimerizacijo vinilidenskega fluorida, reakcijska enačba je: ch₂ = cf₂-(ch₂cf₂) n.

Glede na fizične lastnosti ima PVDF relativno gostoto 1,76 do 1,79, tališče od 160 ° C do 170 ° C, lahko uporabimo v širokem razponu temperatur od -60 ° C do +150 ° C in je in je topno v močnih polarnih topilih, kot je dimetilacetamid.

PVDF ima veliko izjemnih lastnosti. Prvič, ima dobro toplotno odpornost in ohranja stabilnost tudi pri visokih temperaturah. Drugič, ima odlično kemično stabilnost in je odporen na široko paleto kemikalij. Odlični so tudi vremenska odpornost, odpornost na UV in odpornost na visokoenergijsko sevanje. Poleg tega ima PVDF visoko polarnost, visoko dielektrično konstanto in visoko dielektrično tangentno izgubo.

Glede na obdelavo je PVDF razmeroma preprost in lahko uporabimo metode oblikovanja, ekstrudiranja in vbrizgavanja.

Glede na pogoje oblikovanja sušenje za originalni paket ni potrebno; Temperatura vbrizgavanja se običajno nadzoruje pri 180-230 ℃; Temperatura plesni je 60-90 ℃; Temperatura ekstrudiranja je 180-265 ℃; in temperatura glave matrice je 66-140 ℃.

Za skladiščenje je treba PVDF shraniti pri 5-30 ℃ v čistem in suhem okolju, da prepreči nečistoče, kot sta prah in vlaga. Prevoz je treba obravnavati kot nenevarne izdelke, med postopkom pa se je treba izogibati vročini, vlagi ali nasilni vibraciji.

PVDF ima ključno vlogo na številnih področjih

Na petrokemijskem polju je zaradi dobre kemične odpornosti, odlične obdelave in odlične utrujenosti in lezenja postala ena izmed idealnih odločitev za celotne ali obložene črpalke, ventile, cevovode, okovje, rezervoarji in toplotni izmenjevalci v tekočini Sistem ravnanja s petrokemično opremo.

PVDF se uporablja tudi v električnih in elektronskih poljih. Z dobro kemično stabilnostjo in električno izolacijsko lastnosti se v polprevodniški industriji pogosto uporablja za shranjevanje in prevoz kemikalij visoke čistosti v opremi, ki ustreza zahtevam TOC-jev in zadrževanja plamena.

PVDF je tudi eden glavnih surovin za fluoroogljikove prevleke, ki so zdaj v njihovi šesti generaciji. Ti prevleki se uporabljajo v elektrarnah, letališčih, avtocestah, visokih stavbah in drugih krajih zaradi svoje vrhunske vremenske odpornosti, kar jim omogoča, da se brez vzdrževanja uporabljajo na prostem.

Poleg tega lahko PVDF smolo mešamo tudi z drugimi spremembami smole. Na primer, sestavljeni materiali, pridobljeni z mešanjem z abs smolo, se pogosto uporabljajo pri gradnji, avtomobilski dekoraciji, napravi in ​​drugih poljih.

PVDF ima tudi nekaj posebnih lastnosti in uporabe

Na primer, ima piezoelektričnost, termoelektričnost in druge funkcije, v različnih zapletenih oblikah senzorjev, medicinskih materialov. Pri zaporedju beljakovin je PVDF membrana idealna alternativa nitrocelulozni membrani, ki lahko veže beljakovine in loči majhne fragmente beljakovin.

Pred uporabo je treba predhodno obdelati z brezvodnim metanolom za aktiviranje pozitivno nabitih skupin na njihovi površini, zaradi česar se lažje vežejo na negativno nabito beljakovine. Prenosni pufer brez metanola se lahko uporablja za prenos predhodno obdelanih PVDF membran.

Območja uporabe

PVDF se pogosto uporablja kot izolacijska jakna za električne žice zaradi več odličnih lastnosti, kot so elastičnost, nizka teža, nizka toplotna prevodnost, visoka kemična odpornost in toplotna odpornost. Tanka 30-metrska žica, ki se pogosto uporablja v vezjih žic, tiskana vezja pa so pogosto izolirana s PVDF. Kable z izolacijo PVDF se pogosto imenujejo [Kynar Wire "pod imenom zaščite PVDF.

Zaradi svojih piezoelektričnih lastnosti se PVDF pogosto uporablja pri proizvodnji taktilnih senzorskih nizov, poceni merilnikov napetosti in lahkih zvočnih pretvornikov.

PVDF je tudi standardna veziva za kompozitne elektrode za litijeve baterije: PVDF, raztopljen v N-metil-2-pirolidonu (NMP) s specifično težo 1-2% LicoO2, LIMN2O4 ali LifePO4 in prevodni dodatki, kot so ogljikova črna ali ogljikova nano vlakna. Puha se nato vlije na kolektor kovin in NMP izhlapi, da tvori kompozitno elektrodo ali pasto elektrode.pvdf v tej aplikaciji lahko uporabi elektrolit ali litij.

Na biomedicinskem področju se PVDF filmi pogosto uporabljajo za imunobloting, kjer so beljakovine elektroforezirane. Ker je PVDF odporen proti koroziji topila, je film, uporabljen v testu, enostavno olupiti in ponovno uporabiti za zaznavanje drugih beljakovin. PVDF filmi lahko uporabite tudi za izdelavo filtracijskih naprav za membrano brizge ali kolesa. Toplotna in kemična odpornost materiala ter nizke lastnosti vezave beljakovin omogočajo, da se pri pripravi farmacevtskih izdelkov uporablja kot sterilizacijski filter in kot filter pri pripravi vzorcev za analize, kot je HPLC, kar preprečuje, da bi se draga oprema poškodovala z majhnimi količinami delcev v teh vzorcih.

PVDF se uporablja tudi za izdelavo posebne monofilamentne ribiške linije kot alternativa tradicionalnemu najlonskemu monofilamentu. Njegova trda površina je bolj odporna na odrgnjenje z ostrimi ribjimi zobmi, njegova optična gostota pa je nižja od najlona, ​​zaradi česar je črta manj vidna na oko rib. Prav tako je gostejši od najlona, ​​kar omogoča, da se črta hitreje potopi proti ribam.

PVDF pretvorniki so bolj primerni za dinamično modalno testiranje kot polprevodniški piezoresistivni pretvorniki in imajo prednosti v strukturni integraciji nad piezoceramičnimi pretvorniki. Zaradi nižjih stroškov in večje združljivosti so aktivni pretvorniki, ki uporabljajo PVDF, pomembni za prihodnji razvoj strukturnega spremljanja zdravja.

Novo energetsko polje je zdaj ena najpomembnejših smeri uporabe

Na področju novih energetskih vozil ima pomembno vlogo PVDF (poliviniliden fluorid).

V glavnem služi kot pozitiven material za vezivo in diafragmo. S hitro rastjo prodaje električnih vozil povpraševanje po litijevih baterijah eksplozivno raste.

PVDF je zaradi odlične kemične odpornosti, električne izolacije in drugih lastnosti postal eden od nepogrešljivih ključnih materialov v verigi litijeve baterije zaradi svoje odlične kemične odpornosti, električne izolacije.

Kot anodno vezivo je PVDF kratkoročno težko zamenjati.

Litijeva baterija ima visoke zahteve glede zmogljivosti veziva, ki bi ga morali infiltrirati z organskim elektrolitom in se upirati njeni eroziji, ne raztopljen, manj raztopljen in ohraniti dobro vezavo v okolju organskega elektrolita, hkrati Njegova elektrokemična stabilnost bi morala biti odlična, napetost razgradnje pa mora biti nad 4,5 V.

Z odlično kemično stabilnostjo in korozijsko odpornostjo se PVDF lahko učinkovito upira eroziji polarnega organskega topilnega elektrolita in ima dobro delovanje vezanja, tako da se pogosto uporablja v litijevi baterijski katodni vezivi, ki predstavlja do 90%.

Da bi učinkovito izboljšali gostoto energije, je treba litijevo akumulatorsko vezivo uporabiti v majhni količini in dobrem učinku vezi. Da bi zagotovili odlične zmogljivosti vezi, mora baterijski PVDF na splošno imeti visoko molekulsko maso, običajno več kot 1,1 milijona, veziva pa mora imeti nizko vsebnost vode.

Poleg tega, da bi zagotovili doslednost litij-ionskih baterij, proizvajalci baterij zahtevajo visoko stopnjo doslednosti pri izvajanju različnih serij kupljenih PVDF.

Povzeti

PVDF je material z odlično zmogljivostjo in široko uporabo. Z nenehnim napredkom in razvojem znanosti in tehnologije se lahko njena področja uporabe še povečajo in poglobijo. Vendar je v postopku uporabe pomembno, da v celoti razumemo njegove značilnosti in možna tveganja, da se zagotovi varno in učinkovito funkcijo.