PVDF性能及应用潜力简述

PVDF是一种高反应性的白色结晶热塑性含氟聚合物，与其他含氟聚合物不同，它的密度低至1.78 g/cm ³ 。PVDF以各种构象状态存在，其大分子可以处于无序无定形和有序结晶状态。作为一种半结晶热塑性塑料，PVDF在很宽的温度范围内表现出化学、热和机械性能。PVDF的分子量在100,000 g/mol以上，熔点为171-180°C，结晶温度为141-151°C，玻璃化转变温度为-40°C。 溶于二甲基磺酸、二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺，不溶于酮类和酯类。它具有很高的机械强度、耐磨性和耐候性、抗紫外线和电离辐射、无机酸的作用，但发烟硫酸、碱、卤素和碳氢化合物除外。它很容易染成鲜艳的颜色。


应用和性能概述


（1） 耐热性从-40°C到+140°C的温度波动。 在含氟聚合物中，聚偏二氟乙烯（PVDF）是最耐用的聚合物之一。它具有良好的延展性、冲击强度和柔韧性。

（2）组合物的纯度是由于主要物质的成分满足必要的性能特征：它不含紫外线和热稳定剂，各种润滑剂，软化剂和其他添加剂。

（3）环保性——完全无毒，完全可回收利用。即使熔化，它也不会向环境中排放有毒的、化学上有害的烟雾。

（4） 防止微生物——聚合物对微生物（真菌、藻类和微生物膜的生长）的附着力非常低。用于储存医疗和食品液体的有效性;过滤器（过滤外壳）、轨道膜、膜组件、分离设备和分离元件的使用非常方便：用于废水处理和处理的微滤;海水淡化;分离用于清洁石油、天然气的液体。

（5）耐火性：PVDF是一种几乎不易燃的材料。缓慢融化，不冒出太多烟雾。

（6）易于加工，可生产各种形状的产品：挤出、注塑、压缩成型和机械加工。加热时，PVDF会失去刚性并变得具有延展性，这使得用这种材料加工最终产品成为可能。易于执行各种连接和结构组装（对接和承插焊、法兰和螺纹连接）。此外，PVDF可以通过各种添加剂进行改性，以调整其化学和物理性能。

（7） 可靠性、最佳耐磨性、安装和工业安装过程中零件所需的机械强度由聚偏二氟乙烯材料提供。产品具有抗机械损伤、表面磨损、臭氧、湿气和腐蚀的耐受性。

（8）产品的耐久性——具有很高的抗老化性，可以使用50年以上而不损失物理机械性能。

PVDF在户外使用多年后，机械性能几乎没有恶化，这就是为什么它经常用于建筑物的外表面涂层。PVDF的机械性能在传统的结晶聚合物中也很突出：它在拉伸强度、弯曲应力和压应力、刚度和硬度方面仅次于聚甲醛，在电磁波谱的可见光区域具有最高的冲击强度和高固化系数（80-90%的tsri厚度100微米）。

（9）表面粗糙度低——流速高（内壁表面非常光滑）。

（10）耐化学性——即使在高温下，对大多数有机和无机化学腐蚀性液体（酸和碱、醇和石化溶剂）的抵抗力的主要指标。

应用

在化工/石化行业——不易燃，可用于火灾和爆炸危险行业;从微量杂质颗粒中过滤腐蚀性介质;不与其他化合物发生反应。与热塑性材料相容，即使在高温（储存浓硝酸的主要材料）、脂肪族溶剂、离子和盐溶液下也具有出色的惰性，这对于屋顶和墙面覆层在长期运行期间（长达四十年）的安全至关重要，排除丙酮、高浓度碱和其他溶剂（强碱、 苛性碱、酯类、胺类、酮类）。

在抗紫外线和100 Mrad的射线方面，PVDF是个例外，PVDF具有非常好的耐候性和高柔韧性。因此，它可用于制造透射阳光的涂料，PVDF还具有良好的耐化学性;即使在高温（363 K）下，PVDF也不会受到无机酸、腐蚀性物质（卤素、氧化剂）、弱碱和盐、脂肪族、芳香族和氯化溶剂的影响。

• 在核电工程中——核废料的处理。由于PVDF的电阻特性和温度阈值上限，PVDF在高温、热酸性、辐射环境中用作管道、片材和衬里。作为管道，PVDF 的额定温度高达 248°F （120 °C）。PVDF的用途包括核反应堆废物管理、化学合成和生产（常规硫酸）、空气箱和锅炉服务管道。当加热到350°C以上时，聚偏氟乙烯开始分解，释放出含氟的有毒物质，因此在材料运行过程中不要将其暴露在临界温度下，包括火。

• 航空工业——密封件、衬里、垫圈和其他具有柔韧性和耐腐蚀性的产品。

• 航空航天工业——在布线涂层中作为隔热层。它还可以作为交联的闭孔泡沫，越来越多地用于航空航天工业，以及作为奇特的3D打印机线材。

有趣的是，PVDF甚至被用于制造一些用于航天工业的设备，例如，一些设备是用这种聚合物制成的，这些聚合物安装在测量太阳系外宇宙尘埃密度的太空探测器中。

• 在电子/无线电工程中，PVDF电子元件被用作电线的电介质绝缘材料（重量轻、柔韧性好、抗传热系数高）。独特的压电特性使材料能够响应和影响电场和/或磁场。PVDF在锂离子电池的复杂电极生产中很受欢迎，因为它不与电解质和锂发生反应。

PVDF薄膜用于无线电电子设备，以保护高度敏感的设备;用于制造印刷电路板;电线/电缆护套的绝缘;用于获取驻极体和火元素;在触摸开关和微处理器中;太阳能集热器等。

PVDF的压电特性用于制造触觉传感器阵列、低成本应变片和轻质声音传感器。Venetia Burney Student Dust Counter 使用压电 PVDF 面板，这是一种新视野号太空探测器科学仪器，用于测量外太阳系的尘埃密度。

• 在电气工程中，PVDF绝缘层的抗切割性使其可用于计算设备面板、航空仪器仪表和其他类型的电子设备的电线。作为绕组和绝缘材料，作为特殊架空电缆、电气设备（电机绕组）的保护涂层。

自 1940 年代至今，基于压电陶瓷材料的传感元件因其高灵敏度和电容而被用于制造水声天线。建议创建基于PVDF薄膜的电声换能器，除了改善重量和尺寸特性外，还可以在不使用额外的刚性结构元件的情况下降低天线对流体动力学干扰的敏感性，并允许使用大面积的柔性接收元件设计天线。

PVDF膜可用作锂离子电池的隔膜，因为它们具有良好的耐化学性和耐热性。这种膜具有良好的机械强度、足够的孔径和中断特性。该材料还可用于在现代应用中获得压电传感器和激光束轮廓传感器。

• 在建筑中——作为抗侵蚀、保护性、防腐和耐候性涂料（薄膜和搪瓷）。适用于材料—所有类型的焊接非接触式红外线和无缝焊接，化学（粘接）除外。PVDF材料通常用于制造适用于泵送超纯水和化学品（酸、气体、有机物）的泵站和管道的各种零件和设备。PVDF聚合物涂层适用于负责任的户外使用（在工业设施的建设过程中;化学生产设施;位于工业区的建筑物外墙的覆层，其中墙壁不仅必须经常用水清洗，而且必须用消毒剂溶液清洗），可靠地承受高达120度的加热和高达60°C的霜冻[50]。

填充PVDF薄膜——建筑中的单板材料;该涂料适用于燃气管道、化工柜和箱体、外墙固定装置、复合板、屋顶。涂有PVDF的夹芯板可用于气候恶劣地区具有特定操作条件的建筑物（高耐阳光性，抗冻性，高盐蒸气（牛棚，猪圈，禽舍）[51,52]。

• 在建筑结构中，对墙壁、建筑和装饰细节的审美要求越来越高，用于外墙装饰（更长时间地保持强度、颜色和光泽）以及作为防破坏涂层（未经授权的铭文）。

PVDF的主要应用是建筑涂料（Iezzi 1997）。PVDF分散体应用于钢或铝等金属，为商业和住宅建筑提供装饰性和耐候性涂层。尽管介电常数较高，但它仍用于电绝缘和化学工业。

• 在汽车工业中，基于PVDF的层压多层薄膜用于装饰外表面。基于PVDF的多层薄膜是多功能材料，可让您创建透明涂层和各种颜色、金属色、珍珠母贝的涂层，模仿木材、皮革的纹理并应用几何图案。可以使用这些基于PVDF的薄膜生产的零件包括尾灯环绕、后视镜外壳、前格栅、保险杠、门把手、车身侧面装饰条等。成型过程中的装饰可以获得具有更好颜色和光泽保持参数以及出色的耐化学污染性的表面。

• 在制药工业中，PVDF材料为房间提供特殊的清洁度和无菌性，并且由于具有出色的变形特性和耐热性，它们允许高压灭菌;用作医疗器械的包装;由PVDF制成的外科缝合线具有耐化学性（不会引起过敏反应），并具有极高的拉伸强度。

• 在生物医学（生物医学研究）中。聚偏二氟乙烯被证明是用于妇科（产科）的绝对理想和稳定的材料（最小的组织反应，无毛细血管和芯吸，完美的抗血栓形成作用）;普通外科（骨科、心血管外科、整形外科和重建外科）。