Was wir über PVDF -Materialien (Polyvinylidenfluorid) wissen sollten

Der Name PVDF mag etwas seltsam klingen, aber er hat eine breite Palette von Anwendungen in unserem Leben.

Sein Name ist Polyvinylidenfluorid und hat auch Aliase wie Polyvinylidenfluorid, Polyvinylidenfluorid, Polyvinylidenfluoridharz, Polyvinylidenfluoridharz usw. In Bezug auf das Aussehen ist es normalerweise ein weißes Pulver oder ein weißes Granulat.

Poly (Vinylidenfluorid), abgekürzte als PVDF, haupt Piezoelektrizität, Dielektrizität und andere besondere Eigenschaften wie Thermoelektrizität usw. Es ist das zweitgrößte Produkt bei der Herstellung von Fluor-haltigen Kunststoffen mit einer globalen Produktionskapazität von 10.000 Tonnen. Zusätzlich zu einer guten chemischen Resistenz, hoher Temperaturresistenz, Oxidationsbeständigkeit , Wetterbeständigkeit und Strahlungswiderstand, es hat auch Piezoelektrizität, Dielektrizität, Thermoelektrizität und andere besondere Eigenschaften.

Die chemische Struktur von Fluorkohlenstoff wird mit einer Fluor-Kohlenstoff-Bindung kombiniert, und diese Struktur mit kurzen Bindungseigenschaften bildet die stabilste und stärkste Bindung mit Wasserstoffionen. Daher haben Fluorkohlenwasserstoffbeschichtungen spezielle physikalische und chemische Eigenschaften, nicht nur eine starke Verschleißfestigkeit und einen Einflussresistenz, sondern auch in der extrem rauen und rauen Umgebung eine hohe Resistenz gegen Verblassen und ultraviolette Leistung.

Physikalische Eigenschaften

PVDF wird hauptsächlich dort verwendet, wenn extreme Reinheit erforderlich ist, sowie die Resistenz gegen Lösungsmittel und Säuren und Basen. PVDF hat eine geringere Dichte (1,78 g/cm) als andere Fluoropolymere wie PTFE.

PVDF kann verwendet werden, um Schläuche, Blech-, Film-, Substrat- und Isolierjacken für Kabel herzustellen. Es kann auch inspritzgeformt oder geschweißt werden und wird in der chemischen, Halbleiter-, Pharma- und Verteidigungsindustrie weit verbreitet, in der es zum Beispiel verwendet werden kann, um Lithium-Ionen-Batterien herzustellen. Darüber hinaus kann es zu vernetzten geschlossenen Zellschäumen verarbeitet werden, die zunehmend in Luft- und Raumfahrtanwendungen eingesetzt werden.

Feine Pulvernoten von PVDF wie Kynar 500 PVDF und Hylar 5000 PVDF können für High-End-Metallbeschichtungen verwendet werden. Diese Beschichtungen haben eine extrem hohe Glanz- und Farbstabilität. Diese Beschichtungen finden sich in vielen berühmten Gebäuden wie dem Twin Peaks Tower und Taipei 101. Es wird auch in Gewerbegebäuden und in Wohngebäuden gepflasterten Metalldächern verwendet.

PVDF-Filme können verwendet werden, um Proteine ​​in westlichen Blot-Assays aufgrund ihrer nicht spezifischen Affinität zu Aminosäuren zu immobilisieren.

Im Jahr 1969 entdeckten die Forscher, dass PVDF einen starken piezoelektrischen Effekt hat: den piezoelektrischen Koeffizienten des polarisierten (dh in ein starkes elektrisches Feld, um einen Netto-Dipol-Moment zu erzeugen) betrug 6-7 pc/n, was mehr als 10 Mal betrug größer als der entsprechende Wert für Polymere zu diesem Zeitpunkt.

PVDF hat eine Glasübergangstemperatur (TG) von etwa -35 ° C und eine Kristallinität von typischerweise 50-60%. Um dem Material piezoelektrische Eigenschaften zu vermitteln, wird das Material normalerweise mechanisch in Richtung der molekularen Ketten gedehnt und dann unter Spannung polarisiert. PVDF ist in einer Vielzahl von festen Phasen verfügbar: α -Phase (TGTG '), β -Phase (TTTTTTT (TTTTT) ) und γ -Phase (tttgtttg '). Der Unterschied zwischen diesen Phasen besteht darin, ob die molekulare Kette cis (t) oder trans (G.) PVDF ist, wenn er polarisiert zu einem ferroelektrischen Polymer wird und gute piezoelektrische und pyroelektrische Eigenschaften aufweist. Diese Eigenschaften ermöglichen es, bei der Herstellung von Sensoren und Batterien wie einigen der neuen thermografischen Kamerassensoren zu verwenden, die PVDF -Filme verwenden.

Im Gegensatz zu einigen anderen piezoelektrischen Materialien wie PZT hat PVDF einen negativen D33 -Wert. In physischer Hinsicht bedeutet dies, dass andere Materialien, während andere Materialien in einem elektrischen Feld expandieren, PVDF -Verträge und umgekehrt.

Haupteigenschaften

PVDF wird im Allgemeinen durch Suspensionspolymerisation oder Emulsionspolymerisation von Vinylidenfluorid hergestellt. Die Reaktionsgleichung lautet: Ch₂ = CF₂-(ch₂cf₂) n.

In Bezug auf physikalische Eigenschaften hat PVDF eine relative Dichte von 1,76 bis 1,79, ein Schmelzpunkt von 160 ° C bis 170 ° C, kann in einem weiten Temperaturbereich von -60 ° C bis +150 ° C verwendet werden und ist und ist ist Löslich in starken polaren Lösungsmitteln wie Dimethylacetamid.

PVDF hat viele hervorragende Eigenschaften. Erstens hat es eine gute Wärmefestigkeit und hält die Stabilität auch bei hohen Temperaturen aufrecht. Zweitens hat es eine ausgezeichnete chemische Stabilität und ist gegen eine Vielzahl von Chemikalien resistent. Wetterbeständigkeit, UV-Widerstand und Widerstand gegen hochenergetische Strahlung sind ebenfalls ausgezeichnet. Zusätzlich hat PVDF eine hohe Polarität, eine hohe Dielektrizitätskonstante und einen hohen Dielektrizitätsverlustwinkel -Tangente.

In Bezug auf die Verarbeitung ist PVDF relativ einfach, und es können übliche Formen-, Extrusions- und Injektionsformmethoden angewendet werden.

In Bezug auf die Formbedingungen ist das Trocknen für das ursprüngliche Paket nicht erforderlich. Die Injektionstemperatur wird normalerweise bei 180-230 ℃ kontrolliert; Die Formtemperatur beträgt 60-90 ° C; Die Extrusionstemperatur beträgt 180-265 ℃; und die Würfelkopftemperatur beträgt 66-140 ℃.

Zur Aufbewahrung sollte PVDF in einer sauberen und trockenen Umgebung mit 5 bis 30 ° C gelagert werden, um Verunreinigungen wie Staub und Feuchtigkeit zu vermischen. Der Transport sollte als nicht hazierte Güter behandelt werden, und während des Prozesses sollten Wärme, Feuchtigkeit oder gewalttätige Schwingung vermieden werden.

PVDF spielt in vielen Bereichen eine wichtige Rolle

Im petrochemischen Bereich ist es aufgrund seines guten chemischen Widerstands, der hervorragenden Verarbeitbarkeit und seiner hervorragenden Müdigkeit und Kriechfestigkeit zu einer der idealen Auswahlmöglichkeiten für die gesamten oder ausgekleideten Pumpen, Ventile, Rohrleitungen, Rohrleitungsbeschläge, Tanks und Wärmetauscher in der Flüssigkeit geworden Handhabungssystem petrochemischer Ausrüstung.

PVDF wird auch in den elektrischen und elektronischen Feldern verwendet. Mit guten chemischen Stabilität und elektrischen Isolationseigenschaften wird es in der Halbleiterindustrie häufig für die Lagerung und den Transport von Chemikalien mit hoher Purity-Chemikalien in Geräten verwendet, die TOCs und Flammschutzmittel erfüllen.

PVDF ist auch eines der Haupt Rohstoffe für Fluorkohlenwasserstoffbeschichtungen, die sich jetzt in ihrer sechsten Generation befinden. Diese Beschichtungen werden aufgrund ihres überlegenen Wetterwiderstands an Kraftstationen, Flughäfen, Autobahnen, Hochhäusern und anderen Orten verwendet, wodurch sie im Freien für lange Zeit ohne Wartung verwendet werden können.

Darüber hinaus kann PVDF -Harz auch mit anderen Harzmodifikationen gemischt werden. Beispielsweise wurden die durch Mischungen mit ABS -Harz erhaltenen Verbundwerkstoffen in den Bereichen Bau, Automobildekoration, Geräteschalen und andere Felder häufig verwendet.

PVDF hat auch einige besondere Eigenschaften und Verwendung

Zum Beispiel hat es Piezoelektrizität, Thermoelektrizität und andere Funktionen, kann zu einer Vielzahl komplexer Formen von Sensoren, medizinischen Materialien hergestellt werden. Bei der Proteinsequenzierung ist die PVDF -Membran eine ideale Alternative zur Nitrocellulosemembran, die Proteine ​​und trennen kleine Fragmente von Proteinen binden kann.

Sie müssen vor dem Gebrauch mit wasserfreiem Methanol vorbehandelt werden, um die positiv geladenen Gruppen auf ihrer Oberfläche zu aktivieren, was es einfacher macht, sich an negativ geladene Proteine ​​zu binden. Mit methanolfreiem Transferpuffer können vorbehandelte PVDF-Membranen übertragen werden.

Anwendungsbereiche

PVDF wird häufig als Isoliermantel für elektrische Drähte verwendet, da ihre ausgezeichneten Eigenschaften wie Elastizität, niedriges Gewicht, niedrige thermische Leitfähigkeit, hohe chemische Resistenz und Wärmefestigkeit. Dünne 30-Gauge-Draht, der häufig in Drahtwunden verwendet wird, und Druckschaltplatten werden häufig mit PVDF isoliert. Kabel mit PVDF -Isolierung werden häufig [Kynar Wire "unter dem Markennamen PVDF bezeichnet.

Aufgrund seiner piezoelektrischen Eigenschaften wird PVDF häufig bei der Herstellung von taktilen Sensorarrays, kostengünstigen Dehnungsmessgeräten und leichten Audio -Wandlern verwendet.

PVDF ist auch der Standardbindemittel für Verbundelektroden für Lithiumbatterien: PVDF, gelöst in N-Methyl-2-Pyrrolidon (NMP) mit einem spezifischen Gewicht von 1-2%, wird mit Graphit, Silizium, Zinn und aktivem Lithiumspeicher wie z. B. gemischt LICOO2, LIMN2O4 oder LIFEPO4 sowie leitfähige Additive wie Carbonschwarz- oder Kohlenstoff -Nanofasern. Die Aufschlämmung wird dann auf den Metallkollektor gegossen und der NMP wird zur Bildung einer Verbundelektrode oder Pasteelektrode eingedampft. PVDF kann in dieser Anwendung verwendet werden Elektrolyt oder Lithium.

Im biomedizinischen Bereich werden PVDF -Filme häufig zum Immunblotting verwendet, wo Proteine ​​elektrophoriert werden. Da PVDF gegen Lösungsmittelkorrosion resistent ist, kann der im Assay verwendete Film leicht abgezogen und wiederverwendet werden, um andere Proteine ​​zu erkennen. Die Wärme- und chemischen Resistenz des Materials und die Eigenschaften der niedrigen Proteinbindungen ermöglichen es als Sterilisierungsfilter bei der Herstellung von Arzneimitteln und als Filter bei der Herstellung von Proben für Analysen wie HPLC, wodurch teure Geräte durch kleine Mengen beschädigt werden von Partikeln in diesen Proben.

PVDF wird auch verwendet, um die Spezialmonofilament -Fischereilinie als Alternative zum traditionellen Nylonmonofilament herzustellen. Seine harte Oberfläche macht es resistenter gegen Abrieb durch scharfe Fischzähne, und seine optische Dichte ist niedriger als Nylon, was die Linie für das scharfe Auge des Fisches weniger sichtbar macht. Es ist auch dichter als Nylon, so dass die Linie schneller in Richtung Fische sinkt.

PVDF -Wandler eignen sich besser für dynamische modale Tests als für piezoresistive Halbleiter -Wandler und haben Vorteile bei der strukturellen Integration gegenüber Piezoceramic -Wandlern. Aufgrund niedrigerer Kosten und höherer Kompatibilität sind aktive Wandler, die PVDF verwenden, für zukünftige Entwicklungen bei der strukturellen Gesundheitsüberwachung wichtig.

Neues Energiefeld ist heute eine der wichtigsten Anwendungsanweisungen

Im Bereich neuer Energiefahrzeuge spielt PVDF (Polyvinylidenfluorid) eine signifikante Rolle.

Es dient hauptsächlich als positives Bindemittel- und Zwerchfellschichtmaterial. Mit dem raschen Wachstum des Umsatzes von Elektrofahrzeugen wächst die Nachfrage nach Lithiumbatterien explosionsartig.

PVDF ist aufgrund ihres hervorragenden chemischen Widerstands, der elektrischen Isolierung und anderer Eigenschaften zu einem der unverzichtbaren Schlüsselmaterialien in der Kette der Lithiumbatterie -Industrie geworden.

Als Anodenbindemittel ist PVDF kurzfristig schwer ersetzt.

Die Lithiumbatterie hat hohe Anforderungen an die Leistung von Bindemittel, die in der Lage sein sollte, durch organischer Elektrolyt infiltriert zu werden und seiner Erosion zu widerstehen, nicht aufgelöst, weniger gelöst und unter der Umgebung des organischen Elektrolyten eine gute Bindungsleistung aufrechtzuerhalten und gleichzeitig und gleichzeitig, Die elektrochemische Stabilität sollte ausgezeichnet sein und die Zersetzungsspannung muss über 4,5 V liegen.

Mit ausgezeichneter chemischer Stabilität und Korrosionsbeständigkeit kann PVDF der Erosion des polaren organischen Lösungsmittelelektrolyten effektiv widerstehen und eine gute Bindungsleistung aufweist. Daher wird sie in der Lithium -Batterie -Kathoden -Bindemittel häufig verwendet, was derzeit bis zu 90% ausmacht.

Um die Energiedichte effektiv zu verbessern, muss der Bindemittel von Lithiumbatterien in geringer Menge und einem guten Bindungseffekt verwendet werden. Um eine hervorragende Leistung zu gewährleisten, muss die pvdf der Batteriequalität im Allgemeinen ein hohes Molekulargewicht haben, normalerweise mehr als 1,1 Millionen, und der Bindemittel muss einen niedrigen Wassergehalt aufweisen.

Um die Konsistenz von Lithium-Ionen-Batterien zu gewährleisten, benötigen die Batteriehersteller eine hohe Konsistenz bei der Leistung verschiedener Chargen von gekauftem PVDF.

Zusammenfassen

PVDF ist ein Material mit hervorragender Leistung und breiter Anwendung. Mit dem kontinuierlichen Fortschritt und der Entwicklung von Wissenschaft und Technologie können seine Anwendungsbereiche weiter erweitert und vertieft werden. Bei Verwendung des Nutzens ist es jedoch wichtig, seine Merkmale und möglichen Risiken vollständig zu verstehen, um seine sichere und effektive Funktion zu gewährleisten.