Ce que nous devons savoir sur les matériaux PVDF (fluorure de polyvinylidène)

Le nom PVDF peut sembler un peu étrange, mais il a un large éventail d'applications dans nos vies.

Son nom est le fluorure de polyvinylidène, et il a également des alias comme le fluorure de polyvinylidène, le fluorure de polyvinylidène, la résine fluorure de polyvinylidène, la résine de fluorure de polyvinylidène, etc. En termes d'apparence, c'est généralement une poudre blanche ou une granule.

Poly (fluorure de vinylidène), abrégé sous forme de PVDF, se réfère principalement aux homopolymères de fluorure de vinylidène ou de copolymères de fluorure de vinylidène et d'une petite quantité de résines de vinyle contenant du fluor, qui combinent également les caractéristiques des résines fluorines et des résines générales, et ont également piézoélectricité, diélectricité et autres propriétés spéciales, telles que la thermoélectricité, etc. Il s'agit du deuxième produit plus grand dans la production de plastiques contenant du fluor avec une capacité de production globale de 10 000 tonne , résistance aux intempéries et résistance au rayonnement, il a également une piézoélectricité, une diélectricité, une thermoélectricité et d'autres propriétés spéciales.

La structure chimique du fluorocarbone est combinée avec une liaison fluor-carbone, et cette structure avec des propriétés de liaison courtes forme la liaison la plus stable et la plus forte avec les ions hydrogène. Par conséquent, les revêtements de fluorocarbone ont des propriétés physiques et chimiques spéciales, non seulement une forte résistance à l'usure et une résistance à l'impact, mais aussi dans l'environnement extrêmement sévère et dur ont une forte résistance à la décoloration et aux performances ultraviolets.

Propriétés physiques

Le PVDF est principalement utilisé où une pureté extrême est nécessaire, ainsi qu'une résistance aux solvants et aux acides et aux bases. Le PVDF a une densité plus faible (1,78 g / cm) que d'autres fluoropolymères tels que PTFE.

Le PVDF peut être utilisé pour produire des tubes, une feuille, un film, un substrat et des vestes isolantes pour les câbles. Il peut également être moulé par injection ou soudé, et est largement utilisé dans les industries chimiques, semi-conducteurs, pharmaceutiques et de défense, où il peut être utilisé, par exemple, pour fabriquer des batteries lithium-ion. De plus, il peut être transformé en mousses à cellules fermées réticulées, qui sont de plus en plus utilisées dans les applications aérospatiales.

Des grades de poudre fine de PVDF, tels que Kynar 500 PVDF et Hylar 5000 PVDF, peuvent être utilisés pour les revêtements métalliques haut de gamme. Ces revêtements ont un brillant extrêmement élevé et une stabilité des couleurs. Ces revêtements se trouvent dans de nombreux bâtiments célèbres tels que la Twin Peaks Tower et Taipei 101. Il est également utilisé dans les bâtiments commerciaux et les toits métalliques pavés résidentiels.

Les films PVDF peuvent être utilisés pour immobiliser les protéines des tests Western blot en raison de leur affinité non spécifique pour les acides aminés.

En 1969, les chercheurs ont découvert que le PVDF a un fort effet piézoélectrique: le coefficient piézoélectrique du film polarisé (c.-à-d. Plus grand que la valeur correspondante pour les polymères trouvés à ce moment-là.

Le PVDF a une température de transition en verre (TG) d'environ -35 ° C et une cristallinité de 50 à 60%. Afin de transmettre des propriétés piézoélectriques au matériau, le matériau est généralement étiré mécaniquement dans le sens des chaînes moléculaires puis polarisée sous tension.pvdf est disponible dans une variété de phases solides: phase α (TGTG '), phase β (TTTT ) et la phase γ (tttgtttg '). La différence entre ces phases est de savoir si la chaîne moléculaire est CIS (T) ou Trans (G.) PVDF devient un polymère ferroélectrique lorsqu'il est polarisé et a de bonnes propriétés piézoélectriques et pyroélectriques. Ces propriétés permettent d'être utilisées dans la production de capteurs et de batteries, comme certains des nouveaux capteurs de caméra thermographiques qui utilisent des films PVDF.

Contrairement à certains autres matériaux piézoélectriques, comme le PZT, le PVDF a une valeur D33 négative. En termes physiques, cela signifie que si d'autres matériaux se développent dans un champ électrique, les contrats PVDF et vice versa.

Propriétés principales

Le PVDF est généralement produit par polymérisation en suspension ou polymérisation d'émulsion du fluorure de vinylidène, l'équation de réaction est: ch₂ = cf₂ - (ch₂cf₂) n.

En termes de propriétés physiques, le PVDF a une densité relative de 1,76 à 1,79, un point de fusion de 160 ° C à 170 ° C, peut être utilisé dans une large gamme de températures de -60 ° C à + 150 ° C, et est est Soluble dans de forts solvants polaires tels que le diméthylacétamide.

Le PVDF possède de nombreuses propriétés exceptionnelles. Tout d'abord, il a une bonne résistance à la chaleur et maintient la stabilité même à des températures élevées. Deuxièmement, il a une excellente stabilité chimique et résiste à une large gamme de produits chimiques. La résistance aux intempéries, la résistance aux UV et la résistance aux rayonnements à haute énergie sont également excellentes. De plus, le PVDF a une polarité élevée, une constante diélectrique élevée et un angle de perte diélectrique élevé tangent.

En termes de traitement, le PVDF est relativement simple et des méthodes de moulage, d'extrusion et de moulage par injection communes peuvent être appliquées.

En termes de conditions de moulage, le séchage n'est pas requis pour l'emballage d'origine; La température d'injection est généralement contrôlée à 180-230 ℃; La température du moule est de 60 à 90 ℃; La température d'extrusion est de 180-265 ℃; et la température de la tête de la tête est de 66-140 ℃.

Pour le stockage, le PVDF doit être stocké à 5-30 ℃ dans un environnement propre et sec pour empêcher les impuretés telles que la poussière et l'humidité du mélange. Le transport doit être traité comme des produits non dangereux, et la chaleur, l'humidité ou les vibrations violentes doivent être évitées pendant le processus.

Le PVDF joue un rôle vital dans de nombreux domaines

Dans le domaine pétrochimique, en raison de sa bonne résistance chimique, de sa excellente transformation et de sa excellente résistance à la fatigue et au fluage, il est devenu l'un des choix idéaux pour les pompes, les vannes, les pipelines, les pipelines, les réservoirs et les échangeurs de chaleur dans le liquide Système de gestion des équipements pétrochimiques.

Le PVDF est également utilisé dans les champs électriques et électroniques. Avec une bonne stabilité chimique et des propriétés d'isolation électrique, il est largement utilisé dans l'industrie des semi-conducteurs pour le stockage et le transport de produits chimiques de haute pureté dans des équipements qui répondent aux TOC et aux exigences ignifuges.

Le PVDF est également l'une des principales matières premières pour les revêtements de fluorocarbone, qui en sont maintenant dans leur sixième génération. Ces revêtements sont utilisés dans les centrales électriques, les aéroports, les autoroutes, les immeubles de grande hauteur et d'autres endroits en raison de leur résistance aux intempéries supérieure, ce qui leur permet d'être utilisés à l'extérieur pendant longtemps sans entretien.

De plus, la résine PVDF peut également être mélangée avec une autre modification de la résine. Par exemple, les matériaux composites obtenus en mélangeant avec de la résine ABS ont été largement utilisés dans la construction, la décoration automobile, les coquilles d'appareils et autres champs.

Le PVDF possède également des propriétés et des utilisations spéciales

Par exemple, il a une piézoélectricité, une thermoélectricité et d'autres fonctions, peut être transformée en une variété de formes complexes de capteurs, de matériaux médicaux. Dans le séquençage des protéines, la membrane PVDF est une alternative idéale à la membrane de nitrocellulose, qui peut se lier aux protéines et séparer les petits fragments de protéines.

Ils doivent être prétraités avec du méthanol anhydre avant utilisation pour activer les groupes chargés positivement à leur surface, ce qui les rend plus faciles à se lier aux protéines chargées négativement. Un tampon de transfert sans méthanol peut être utilisé pour transférer des membranes PVDF prétraitées.

Zone d'application

Le PVDF est souvent utilisé comme une veste isolante pour les fils électriques en raison de ses multiples excellentes propriétés telles que l'élasticité, le faible poids, la faible conductivité thermique, la forte résistance chimique et la résistance à la chaleur. Fil fin de calibre 30, qui est souvent utilisé dans les circuits enroulés de fil, et les circuits imprimés sont souvent isolés avec le PVDF. Les câbles avec isolation PVDF sont souvent appelés [Kynar Wire "sous le nom de marque de PVDF.

En raison de ses propriétés piézoélectriques, le PVDF est souvent utilisé dans la production de réseaux de capteurs tactiles, de jauges de contrainte bon marché et de transducteurs audio légers.

Le PVDF est également le liant standard pour les électrodes composites pour les batteries de lithium: le PVDF dissous dans N-méthyl-2-pyrrolidone (NMP) avec une gravité spécifique de 1 à 2% est mélangé avec du graphite, du silicium, de l'étain, des matériaux de stockage au lithium actif tels que des matériaux de stockage actifs tels que des matériaux de stockage actif tels que les matériaux LICOO2, LIMN2O4 ou LIFEPO4 et des additifs conducteurs tels que le noir de carbone ou les nanofibres de carbone. La suspension est ensuite versée sur le collecteur de métaux et le NMP est évaporé pour former une électrode composite ou une électrode en pâte.pvdf peut être utilisé dans cette application car il est chimiquement inerte dans la plage potentielle de charge et de décharge de batterie et ne réagit pas avec le électrolyte ou lithium.

Dans le domaine biomédical, les films PVDF sont souvent utilisés pour l'immunotransfert, où les protéines sont électrophorèses. Parce que le PVDF résiste à la corrosion du solvant, le film utilisé dans le test peut être facilement décollé et réutilisé pour détecter d'autres protéines. La résistance à la chaleur et aux produits chimiques du matériau et les faibles propriétés de liaison aux protéines lui permettent d'être utilisées comme filtre de stérilisation dans la préparation de produits pharmaceutiques et comme filtre dans la préparation d'échantillons pour des analyses telles que le HPLC, empêchant l'équipement coûteux d'être endommagé par de petites quantités de particules dans ces échantillons.

Le PVDF est également utilisé pour fabriquer une ligne de pêche au monofilament spécialisé comme alternative au monofilament traditionnel en nylon. Sa surface dure la rend plus résistante à l'abrasion des dents pointues du poisson, et sa densité optique est inférieure à celle du nylon, ce qui rend la ligne moins visible à l'œil vif du poisson. Il est également plus dense que le nylon, permettant à la ligne de couler plus rapidement vers le poisson.

Les transducteurs PVDF sont mieux adaptés aux tests modaux dynamiques que les transducteurs piézorésistants semi-conducteurs et présentent des avantages dans l'intégration structurelle par rapport aux transducteurs piézocéramiques. En raison de la baisse des coûts et de la compatibilité plus importante, les transducteurs actifs utilisant le PVDF sont importants pour les développements futurs de la surveillance de la santé structurelle.

Un nouveau champ d'énergie est désormais l'une des instructions d'application les plus importantes

Dans le domaine des nouveaux véhicules énergétiques, le PVDF (fluorure de polyvinylidène) joue un rôle important.

Il sert principalement de matériel de liant positif et de revêtement de diaphragme. Avec la croissance rapide des ventes de véhicules électriques, la demande de batteries au lithium augmente de manière explosive.

Le PVDF est devenu l'un des matériaux clés indispensables de la chaîne de l'industrie de la batterie au lithium en raison de son excellente résistance chimique, isolation électrique et autres caractéristiques.

En tant que liant anode, le PVDF est difficile à remplacer à court terme.

La batterie au lithium a des exigences élevées sur les performances du liant, qui devraient pouvoir être infiltrées par un électrolyte organique et résister à son érosion, non dissous, moins dissous et maintenir de bonnes performances de liaison dans l'environnement de l'électrolyte organique, et en même temps, Sa stabilité électrochimique devrait être excellente et la tension de décomposition doit être supérieure à 4,5 V.

Avec une excellente stabilité chimique et une résistance à la corrosion, le PVDF peut résister efficacement à l'érosion de l'électrolyte solvant organique polaire, et a de bonnes performances de liaison, il est donc largement utilisé dans le liant cathode de batterie au lithium, qui représente jusqu'à 90% à l'heure actuelle.

Afin d'améliorer efficacement la densité d'énergie, le liant de batterie au lithium doit être utilisé en petite quantité et un bon effet de liaison. Afin d'assurer d'excellentes performances de liaison, le PVDF de qualité batterie doit généralement avoir un poids moléculaire élevé, généralement plus de 1,1 million, et le liant doit avoir une faible teneur en eau.

De plus, afin d'assurer la cohérence des batteries lithium-ion, les fabricants de batteries nécessitent un degré élevé de cohérence dans les performances de différents lots de PVDF acheté.

Résumer

Le PVDF est un matériau avec d'excellentes performances et une large application. Avec les progrès et le développement continus de la science et de la technologie, ses domaines d'application peuvent être élargis et approfondis. Cependant, dans le processus d'utilisation, il est important de bien comprendre ses caractéristiques et ses risques possibles pour assurer sa fonction sûre et efficace.