聚偏氟乙烯PVDF基本特性介绍

聚偏氟乙烯 ( PVDF)树脂是指偏氟乙烯 (VDF)均聚物或 VDF与其他少量含氟乙烯基单体的共聚物,相对分子质量为40~60万,其重复单元为—CH2—CF2—,CH2—和CF2—基元的交替排列,使PVDF树脂兼具氟树脂和通用树脂的特性,有着优良的综合性能,制备PVDF树脂最常见的工艺为乳液聚合法和悬浮聚合法。PVDF树脂除了具有良好的耐化学腐蚀性、耐高温性、耐氧化性、耐气候性、耐紫外线、耐辐射性能,还有压电性、热电性等特殊性能,其应用范围不断扩大,现己成为氟树脂中仅次于聚四氟乙烯(PTFE)的第2大品种,被广泛应用于化工设备、电子电气和建筑涂料三大领域。

基本介绍

英文:Polyvinylidene Fluoride,偏氟乙烯均聚物或者偏氟乙烯与其他少量含氟乙烯基单体的半晶态的极性高聚物,结晶度60%~80%,分子中含氟量59%,是含氟塑料中产量名列第二位的大产品,白色粉末状或颗粒状。

项目 纯树脂
颜色
密度(kg/cm3) 1.75-1.79
肖氏硬度(D) 73-80
吸水率(%) <0.04
屈服强度(MPa) 30-70
熔融温度(℃) 160-175
热变形温度(1.8MPa) 70-80
热变形温度(0.45MPa) 125-135

生产厂家

于1948年第一次被成功合成,目前全球主要有法国阿科玛的Kynar、美国苏威的Solef、日本吴羽的Kureha、美国3M的Dyneon,国内主要有上海三爱富、山东东岳神州、浙江巨化。

主要特性

1.物理性能:摩擦系数低,耐磨损;对人体无害,获准可与食品接触;

2.力学性能:良好的机械强度;氟塑料中高韧性;冲击强度和耐磨性能较好;

3.耐热性能:导热较差;可在-50℃~150℃范围内使用;在379℃下大量热分解;

4.燃烧性能:自熄性,阻燃,极限氧指数44%;

5.化学稳定性:只有发烟硫酸、强碱、酮、醚等少数化学品能使其溶胀或部分溶解;

6.电性能:电性能优良;介电常数(60~106Hz)高达610~810;体积电阻率稍低;目前已发现的压电性最强的聚合物;高度的绝缘性;

7.耐候性能:极佳的抗紫外线和耐老化性能;抗伽马射线辐射能力强;氟塑料一般耐辐射性较差,但PVDF却例外;对大多数气体与液体渗透力低;有防霉菌性能;

8.加工性:模压、挤塑、注塑、浇铸等成型方法加工;熔点与分解温度相差大,热稳定性高,因而具有良好的成型加工条件;熔体粘度较高;和材料接触的部位要采用耐腐蚀性的材质;

加工工艺

PVDF树脂的熔点(170℃)和分解温度(316℃)之间相差较大,热稳定性良好,便于加工,但应考虑PVDF树脂熔体导热性较差、粘度较高且粘度随剪切应力增加而下降的特点。加工PVDF树脂时无需添加润滑剂和稳定剂等助剂,如需要,可用二硫化钼、石墨、玻璃纤维等对其改性。与全氟树脂不同,加工PVDF树脂可使用聚氯乙烯和聚烯烃的加工设备,其材质不必是不锈钢。PVDF树脂不吸湿,加工前不必干燥处理。PVDF树脂是高结晶聚合物,其模压收缩率较大,约为3%,因此可对其产品进行锯、刨、钻、磨和车削等机械加工,还可以进行熔接和表面金属化等处理。
PVDF树脂可采用通用热塑性塑料的加工方法进行加工,具体条件如下所示。

(1)模塑

预热PVDF树脂粉料至180~190℃,模具保温于160~170℃,于14MPa压力下保压5min后即可急速水冷;或在此压力下缓冷到90℃出模。常用于加工泵和阀门衬里、管道、管件及其他制件。

(2)挤塑

挤塑加工PVDF树脂时可采用等距不等深的L/D=20的螺杆,通常用于挤出聚乙烯的螺杆也可适用。机筒温度为205~260℃,口模温度为220~275℃;可挤出板、棒、管、膜各种产品。

(3)注塑

注塑压力为80~110MPa,机筒温度为220~290℃,喷嘴温度为180~260℃,模温为60~90℃,成型周期为40~60s。注塑是PVDF树脂最常用的加工形式之一,可加工各类容器、板材。

(4)浇铸

以二甲基乙酰胺作溶剂,配成含固体量为20%的溶液浇在铝箔上,经过200~300℃的热熔,快速水冷却,即可制得浇铸PVDF树脂膜。

PVDF树脂的分散液也可进行喷涂加工。需喷涂的制品经表面处理后加热至250℃左右,用喷枪均匀喷涂,储罐压力为0.01MPa,喷枪空气压力为0.1MPa,喷涂速度为每分钟100gPVDF树脂;将喷涂后的制品在120℃下加热30min,再在240~250℃下加热20 min后,就形成了20~40μm厚的完整光滑的PVDF树脂涂层。

(5)极化

将拉伸过的PVDF树脂膜的两面用真空镀膜法蒸镀上1层金属膜后作为电极,常用的金属有铝、铜、银,镀层厚度约为0.1μm,再在强直流电场下极化,极化温度为80~100℃,极化场强度为500kV/cm,极化时间为 30~60min,即可得到压电性较好的PVDF膜。

应用情况

根据PVDF树脂的性能和用途,可将其分为许多品种和品级,既有粒料和粉料,又有乳液和分散液,还有共聚物、合金和填充料等。PVDF树脂主要应用在化工设备、电子电气和建筑涂料3个方面,此外,由于具有独特的压电性和热电性,PVDF树脂作为一种新颖的电功能材料,成为近年来应用研究的热点。

PVDF树脂具有优异的耐高温、耐化学腐蚀性能,高强度和良好的加工性以及抗疲劳、抗蠕变等特性,是化工设备流体处理系统的理想防腐材料,例如用PVDF树脂可制成系统整体或衬里的泵、阀门、管子、管路配件、储槽和热交换器等。

PVDF树脂的化学稳定性好,电绝缘性能优异,被广泛用于电子电气行业。用PVDF树脂材料制作的设备能满足TOCS以及阻燃的要求。例如Kynar,Kynar Flex等PVDF树脂品牌具有洁净(生产过程中经过了18MGH超纯水严格清洗 )、易加工并可不加添加剂、加工温度较低、不会引入金属离子、强度高不易损坏、耐酸、耐臭氧腐蚀、耐渗透和阻燃性好等特点,被广泛应用于半导体工业上高纯化学品的贮存和输送。

PVDF树脂具有超强的耐候性、耐紫外线性能,可在户外长期使用,无需保养。以Kynar为基干的PVDF树脂涂料涂装在镀锌铁板、铝板或铝型材等建筑构件上,可使用20年以上,被广泛用于发电站、机场、高速公路、高层建筑等。

PVDF树脂还可与其他树脂共混改性,例如,与ABS树脂共混制得的复合材料不仅保留了其各自的特性,而且耐候性和加工性都很好,可广泛应用于建筑、车辆内外装饰、家电外壳及屋顶阳台装饰等。

用途小结:

防腐蚀用途:粉末涂层、衬里管道、接头、泵、阀门、板,汽车燃油传输系统;

耐老化用途:表面粉层的复合膜,太阳能电池背板膜,风力发电保护膜;

电气用途:电线包皮、压电膜、热电膜、可充电电池材料、锂电池上的电极粘结剂;

半导体食品制药业:生物加工、医用过滤膜、食品及饮料加工膜

其他用途:钓鱼线、中空线、各种弦乐器上的弦,超纯水设备机械

本文仅供参考。

发布者

高分子

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