O que devemos saber sobre os materiais de PVDF (fluoreto de polivinilideno)

O nome PVDF pode parecer um pouco estranho, mas tem uma ampla gama de aplicações em nossas vidas.

Seu nome é fluoreto de polivinilideno e também possui aliases como fluoreto de polivinilideno, fluoreto de polivinilideno, resina de fluoreto de polivinilideno, resina de fluoreto de polivinilideno e assim por diante. Em termos de aparência, geralmente é um pó branco ou grânulo.

Poly(vinylidene fluoride), abbreviated as PVDF, mainly refers to homopolymers of vinylidene fluoride or copolymers of vinylidene fluoride and a small amount of other fluorine-containing vinyl monomers, which combines the characteristics of fluorine resins and general-purpose resins, and also has Piezoeletricidade, dieletricidade e outras propriedades especiais, como termoeletricidade, etc. É o segundo maior produto na produção de plásticos contendo fluorino com capacidade de produção global de 10.000 toneladas, além de boa resistência a produtos químicos, resistência à alta temperatura, resistência a oxidação , resistência ao tempo e resistência à radiação, também possui piezoeletricidade, dieletricidade, termoeletricidade e outras propriedades especiais.

A estrutura química do fluorocarbono é combinada com uma ligação fluorina-carbono, e essa estrutura com propriedades de ligação curta forma a ligação mais estável e mais forte com íons de hidrogênio. Portanto, os revestimentos de fluorocarbono têm propriedades físicas e químicas especiais, não apenas têm uma forte resistência ao desgaste e resistência ao impacto, mas também no ambiente extremamente dura e severo tem uma alta resistência ao desempenho desbotado e ultravioleta.

Propriedades físicas

O PVDF é usado principalmente onde é necessária pureza extrema, bem como resistência a solventes, ácidos e bases. O PVDF possui uma densidade mais baixa (1,78 g/cm) do que outros fluoropolímeros, como o PTFE.

O PVDF pode ser usado para produzir tubos, folha, filme, substrato e jaquetas isolantes para cabos. Também pode ser moldado ou soldado à injeção e é amplamente utilizado nas indústrias químicas, semicondutoras, farmacêuticas e de defesa, onde pode ser usado, por exemplo, para fazer baterias de íon de lítio. Além disso, pode ser transformado em espumas de células fechadas reticuladas, que são cada vez mais usadas em aplicações aeroespaciais.

Grades de pó fino de PVDF, como Kynar 500 PVDF e HYLAR 5000 PVDF, podem ser usados ​​para revestimentos de metal de ponta. Esses revestimentos têm um brilho extremamente alto e estabilidade de cores. Esses revestimentos podem ser encontrados em muitos edifícios famosos, como a Twin Peaks Tower e Taipei 101. Também é usado em edifícios comerciais e telhados de metal pavimentados residenciais.

Os filmes de PVDF podem ser usados ​​para imobilizar proteínas em ensaios de Western blotting devido à sua afinidade não específica pelos aminoácidos.

Em 1969, os pesquisadores descobriram que o PVDF tem um forte efeito piezoelétrico: o coeficiente piezoelétrico do filme polarizado (isto é, colocado em um forte campo elétrico para produzir um momento líquido de dipolo) foi de 6-7 pc/n, que foi mais de 10 vezes maior que o valor correspondente para polímeros encontrados naquele momento.

O PVDF tem uma temperatura de transição vítrea (TG) de cerca de -35 ° C e uma cristalinidade de 50-60%. Para transmitir propriedades piezoelétricas ao material, o material é geralmente esticado mecanicamente na direção das cadeias moleculares e depois polarizado sob tensão.pvdf está disponível em uma variedade de fases sólidas: fase α (TGTG '), fase β (TTTT ) e fase γ (tttgtttg '). A diferença entre essas fases é se a cadeia molecular é cis (t) ou trans (G.) PVDF se torna um polímero ferroelétrico quando polarizado e possui boas propriedades piezoelétricas e piroelétricas. Essas propriedades permitem que ela seja usada na produção de sensores e baterias, como alguns dos novos sensores de câmera termográfica que usam filmes em PVDF.

Ao contrário de outros materiais piezoelétricos, como o PZT, o PVDF tem um valor D33 negativo. Em termos físicos, isso significa que, enquanto outros materiais se expandem em um campo elétrico, contratos de PVDF e vice -versa.

Propriedades principais

O PVDF é geralmente produzido por polimerização por suspensão ou polimerização de emulsão do fluoreto de vinilideno, a equação da reação é: ch₂ = cf₂-(ch₂cf₂) n.

Em termos de propriedades físicas, o PVDF tem uma densidade relativa de 1,76 a 1,79, um ponto de fusão de 160 ° C a 170 ° C, pode ser usado em uma ampla faixa de temperaturas de -60 ° C a +150 ° C e é solúvel em solventes polares fortes, como dimetilacetamida.

O PVDF possui muitas propriedades excelentes. Primeiro, possui boa resistência ao calor e mantém a estabilidade, mesmo em altas temperaturas. Em segundo lugar, possui excelente estabilidade química e é resistente a uma ampla gama de produtos químicos. A resistência climática, a resistência aos UV e a resistência à radiação de alta energia também são excelentes. Além disso, o PVDF possui uma alta polaridade, uma constante dielétrica alta e uma tangente de ângulo de perda dielétrica alta.

Em termos de processamento, o PVDF é relativamente simples e os métodos de moldagem, extrusão e moldagem de injeção comuns podem ser aplicados.

Em termos de condições de moldagem, a secagem não é necessária para o pacote original; A temperatura da injeção é geralmente controlada em 180-230 ℃; A temperatura do molde é de 60-90 ℃; A temperatura de extrusão é 180-265 ℃; e a temperatura da cabeça da cabeça é 66-140 ℃.

Para armazenamento, o PVDF deve ser armazenado em 5-30 ℃ em um ambiente limpo e seco para impedir que as impurezas, como poeira e umidade, misturem. O transporte deve ser tratado como bens não perigosos, e o calor, a umidade ou a vibração violenta devem ser evitados durante o processo.

O PVDF desempenha um papel vital em muitos campos

No campo petroquímico, devido à sua boa resistência química, excelente processabilidade e excelente resistência à fadiga e fluência, tornou -se uma das escolhas ideais para as bombas, válvulas, válvulas, oleodutos, acessórios de tubulação, tanques e trocadores de calor no fluido Sistema de manuseio de equipamentos petroquímicos.

O PVDF também é usado nos campos elétricos e eletrônicos. Com boa estabilidade química e propriedades de isolamento elétrico, é amplamente utilizado na indústria de semicondutores para o armazenamento e transporte de produtos químicos de alta pureza em equipamentos que atendem aos requisitos de retardador de TOCs e chamas.

O PVDF também é uma das principais matérias -primas para revestimentos de fluorocarbono, que estão agora em sua sexta geração. Esses revestimentos são usados ​​em usinas, aeroportos, rodovias, arranha-céus e outros lugares devido à sua resistência climática superior, o que permite que sejam usados ​​ao ar livre por um longo tempo sem manutenção.

Além disso, a resina PVDF também pode ser combinada com outras modificações de resina. Por exemplo, os materiais compostos obtidos pela mistura com resina ABS têm sido amplamente utilizados em construção, decoração de automóveis, conchas de aparelhos e outros campos.

O PVDF também possui algumas propriedades e usos especiais

Por exemplo, possui piezoeletricidade, termoeletricidade e outras funções, podem ser transformadas em uma variedade de formas complexas de sensores, materiais médicos. No sequenciamento de proteínas, a membrana de PVDF é uma alternativa ideal à membrana de nitrocelulose, que pode ligar proteínas e separar pequenos fragmentos de proteínas.

Eles precisam ser pré -tratados com metanol anidro antes do uso para ativar os grupos carregados positivamente em sua superfície, o que os torna mais fáceis de se ligar a proteínas carregadas negativamente. O tampão de transferência livre de metanol pode ser usado para transferir membranas de PVDF pré-tratadas.

Áreas de aplicação

O PVDF é frequentemente usado como uma jaqueta isolante para fios elétricos devido às suas múltiplas excelentes propriedades, como elasticidade, baixo peso, baixa condutividade térmica, alta resistência química e resistência ao calor. O fio fino de calibre 30, que é frequentemente usado em circuitos de enrolamento de arame, e as placas de circuito impresso são frequentemente isoladas com PVDF. Os cabos com isolamento em PVDF são frequentemente chamados de [Kynar Wire "sob o nome da marca registrada do PVDF.

Devido às suas propriedades piezoelétricas, o PVDF é frequentemente usado na produção de matrizes de sensores táteis, comuns baratos e transdutores de áudio leves.

O PVDF também é o aglutinante padrão para eletrodos compostos para baterias de lítio: PVDF dissolvido em N-metil-2-pirrolidona (NMP) com uma gravidade específica de 1-2% é misturada com grafite, silício, estanho e materiais de armazenamento de lítio ativos, como Licoo2, LIMN2O4 ou LIFEPO4 e aditivos condutores, como nanofibras em preto de carbono ou carbono. A pasta é então derramada no coletor de metal e o NMP é evaporado para formar um eletrodo composto ou eletrodo de pasta.pvdf pode ser usado nesse aplicativo, pois é quimicamente inerte na faixa potencial de carregamento e descarga de bateria e não reage com o eletrólito ou lítio.

No campo biomédico, os filmes de PVDF são frequentemente usados ​​para imunotransferência, onde as proteínas são submetidas a eletroforese. Como o PVDF é resistente à corrosão do solvente, o filme usado no ensaio pode ser facilmente retirado e reutilizado para detectar outras proteínas. Os filmes de PVDF também podem ser usados ​​para fazer dispositivos de filtração de membrana do tipo seringa ou roda. A resistência ao calor e a resistência química do material e as propriedades de ligação a baixa proteína permitem que ele seja usado como um filtro esterilizador na preparação de produtos farmacêuticos e como um filtro na preparação de amostras para análises como HPLC, impedindo que equipamentos caros sejam danificados por pequenas quantidades de material particulado nessas amostras.

O PVDF também é usado para fazer a linha de pesca de monofilamentos especializada como uma alternativa ao monofilamento tradicional de nylon. Sua superfície dura o torna mais resistente à abrasão dos dentes de peixe afiados, e sua densidade óptica é menor que o nylon, tornando a linha menos visível para o olho agudo do peixe. Também é mais denso que o nylon, permitindo que a linha afunde mais rapidamente em direção ao peixe.

Os transdutores de PVDF são mais adequados para testes modais dinâmicos do que os transdutores piezoresistivos semicondutores e têm vantagens na integração estrutural sobre os transdutores piezocerâmicos. Devido ao menor custo e maior compatibilidade, os transdutores ativos que utilizam PVDF são importantes para desenvolvimentos futuros no monitoramento estrutural da saúde.

Novo campo de energia agora é uma das direções de aplicação mais importantes

No campo de novos veículos energéticos, o PVDF (fluoreto de polivinilideno) desempenha um papel significativo.

Serve principalmente como ligante positivo e material de revestimento de diafragma. Com o rápido crescimento das vendas de veículos elétricos, a demanda por baterias de lítio está crescendo explosivamente.

O PVDF se tornou um dos materiais -chave indispensáveis ​​na cadeia da indústria de bateria de lítio devido à sua excelente resistência química, isolamento elétrico e outras características.

Como aglutinante do ânodo, o PVDF é difícil de ser substituído no curto prazo.

A bateria de lítio tem altos requisitos para o desempenho do fichário, que deve ser capaz de ser infiltrado por eletrólito orgânico e resistir à sua erosão, não dissolvido, menos dissolvido e manter um bom desempenho de ligação sob o ambiente de eletrólito orgânico e ao mesmo tempo,, Sua estabilidade eletroquímica deve ser excelente e a tensão de decomposição precisa estar acima de 4,5V.

Com excelente estabilidade química e resistência à corrosão, o PVDF pode resistir efetivamente à erosão do eletrólito de solvente orgânico polar e possui um bom desempenho de ligação, por isso é amplamente utilizado no aglutinante do cátodo da bateria de lítio, o que representa até 90% no momento.

Para melhorar efetivamente a densidade de energia, o ligante da bateria de lítio precisa ser usado em pequena quantidade e bom efeito de ligação. Para garantir um excelente desempenho de ligação, o PVDF de grau de bateria geralmente precisa ter um peso molecular alto, geralmente mais de 1,1 milhão, e o fichário é necessário para ter um baixo teor de água.

Além disso, para garantir a consistência das baterias de íons de lítio, os fabricantes de baterias exigem um alto grau de consistência no desempenho de diferentes lotes de PVDF adquirido.

Resumir

O PVDF é um material com excelente desempenho e ampla aplicação. Com o progresso contínuo e o desenvolvimento da ciência e da tecnologia, suas áreas de aplicação podem ser expandidas e aprofundadas. No entanto, no processo de uso, é importante entender completamente suas características e possíveis riscos para garantir sua função segura e eficaz.