Войти
 | |
| Имена | |
|---|---|
| Название IUPAC Поли (1,1-дифторэтилен) | |
| Другие названия Поливинилидендифторид; поли (виниленфторид); Кынар; Хилар; Solef; Sygef; поли (1,1-дифторэтан) | |
| Идентификаторы | |
| Номер CAS | |
| ChEBI | |
| ChemSpider |
|
| ECHA InfoCard | 100.133.181  |
| MeSH | поливинилиден + фторид |
| PubChem CID | |
| CompTox Dashboard (EPA ) | |
| Свойства | |
| Химическая формула | - (C 2H2F2)n− |
| Внешний вид | Беловатое или полупрозрачное твердое вещество |
| Растворимость в воде | Нерастворимый |
| Структура | |
| Дипольный момент | 2,1 D |
| Родственные соединения | |
| Родственные соединения | ПВФ, ПВХ, ПТФЭ |
| Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа). | |
 N (что такое ?) | |
| Ссылки в ink | |
Поливинилиденфторид или поливинилидендифторид (ПВДФ ) представляет собой высокореактивный термопласт фторполимер, полученный полимеризацией винилидендифторида.
ПВДФ является специальным пластик используется в приложениях, требующих высоких чистота, а также устойчивость к растворителям, кислотам и углеводородам. По сравнению с другими фторполимерами, такими как политетрафторэтилен (тефлон), ПВДФ имеет низкую плотность (1,78 г / см).
Он доступен в виде трубных изделий, листов, трубок, пленок, пластин и изолятора для высококачественной проволоки. Он может быть подвергнут литью, формованию или сварке и обычно используется в химической, полупроводниковой, медицинской и оборонной промышленности, а также в литий-ионных батареях. Он также доступен в виде сшитого пенопласта с закрытыми порами, который все чаще используется в авиации и космонавтике. Его также можно использовать при многократном контакте с пищевыми продуктами, поскольку он соответствует требованиям FDA и абсолютно нетоксичен.
В качестве тонкого порошка он входит в состав высококачественных красок для металлов. Эти краски PVDF обладают чрезвычайно хорошим блеском и сохранением цвета. Они используются на многих известных зданиях по всему миру, таких как Petronas Towers в Малайзии и Taipei 101 на Тайване, а также на металлических крышах коммерческих и жилых домов.
Мембраны PVDF используются в вестерн-блотах для иммобилизации белков из-за их неспецифического сродства к аминокислотам.
PVDF также используется в качестве связующего компонента для углеродного электрода в суперконденсаторах и для других электрохимических применений.
PVDF продается под различными торговыми марками, включая KF (Kureha ), Hylar (Solvay ), Kynar (Arkema ) и Solef (Solvay).
В 1969 г. сильное пьезоэлектричество было обнаружено в ПВДФ с пьезоэлектрическим коэффициентом полюсным (помещенным в сильное электрическое поле, чтобы вызвать чистый дипольный момент) тонкие пленки размером 6-7 pC /N : в 10 раз больше, чем у любого другого полимера.
ПВДФ имеет температуру стеклования (Tg) около -35 ° C и обычно на 50–60% кристаллический. Чтобы придать материалу пьезоэлектрические свойства, его механически растягивают для ориентации молекулярных цепочек, а затем поляризуют под действием напряжения. PVDF существует в нескольких формах: альфа (TGTG '), бета (TTTT) и гамма (TTTGTTTG') фазы, в зависимости от конформации цепи как транс (T) или гош (G) связи. В полюсном состоянии ПВДФ представляет собой сегнетоэлектрический полимер, проявляющий эффективные пьезоэлектрические и пироэлектрические свойства. Эти характеристики делают его полезным в приложениях датчика и батареи. Тонкие пленки ПВДФ используются в некоторых более новых датчиках тепловизоров .
В отличие от других популярных пьезоэлектрических материалов, таких как цирконат-титанат свинца (PZT), PVDF имеет отрицательное значение d33. Физически это означает, что ПВДФ будет сжиматься, а не расширяться, или наоборот при воздействии того же электрического поля.
ПВДФ-смола была подвергнута испытаниям при высоких температурах для проверки ее термостойкости. PVDF выдерживали в течение 10 лет при 302 ° F (150 ° C), и последующие измерения показали, что термического или окислительного разрушения не происходило. Смола ПВДФ была зафиксирована стабильной при температуре до 375 ° С (707 ° F).
ПВДФ демонстрирует повышенную химическую стойкость и совместимость среди термопластичных материалов. PVDF имеет отличную / инертную стойкость к:
ПВДФ, аналогичный другим фторполимеры, как правило, проявляют химическую чувствительность к следующим химическим группам:
Поливинилиденфторид проявляет характеристики внутреннего сопротивления в некоторых сферах применения. А именно: реакции окисления озона, ядерное излучение, ультрафиолетовое повреждение и микробиологический рост грибков. Стойкость ПВДФ к этим условиям весьма характерна для термопластичных материалов. Устойчивость ПВДФ к углеродным и фторидным элементам способствует этой стойкости, а также полимерной интеграции ПВДФ во время его обработки.
ПВДФ может быть синтезирован из газообразного винилиденфторида (VDF) мономер в результате процесса свободнорадикальной (или контролируемой радикальной) полимеризации. За этим могут следовать такие процессы, как литье из расплава или обработка из раствора (например, литье из раствора, нанесение покрытия центрифугированием и литье пленки). Были сняты фильмы Ленгмюра – Блоджетт. В случае обработки на основе раствора типичные используемые растворители включают диметилформамид и более летучий бутанон. При водной эмульсионной полимеризации фторсодержащее ПАВ перфторонановая кислота используется в форме аниона в качестве технологической добавки путем солюбилизации мономеров. По сравнению с другими фторполимерами, он имеет более простой процесс из-за относительно низкой температуры плавления около 177 ° C.
Обработанные материалы обычно находятся в непьезоэлектрической альфа-фазе. Для получения пьезоэлектрической бета-фазы материал необходимо либо растянуть, либо отжечь. Исключением являются тонкие пленки из ПВДФ (толщина порядка микрометров). Остаточные напряжения между тонкими пленками и подложками, на которых они обрабатываются, достаточно велики, чтобы вызвать образование бета-фазы.
Чтобы получить пьезоэлектрический отклик, материал сначала нужно полюсить в большом электрическом поле. Для полирования материала обычно требуется внешнее поле более 30 M V / м. Толстые пленки (обычно>100 мкм ) должны быть нагреты во время процесса полирования, чтобы добиться большого пьезоэлектрического отклика. Толстые пленки обычно нагревают до 70–100 ° C в процессе полировки.
Процесс количественного дефторирования был описан в механохимии для безопасной экологически чистой переработки отходов ПВДФ.
Трубопроводы из ПВДФ, используемые для подачи сверхчистой воды ПВДФ - это термопласт, который демонстрирует универсальность применения, аналогичную другим термопластам, особенно фторполимерам. Смола ПВДФ нагревается и обрабатывается для использования в экструзии и литье под давлением для производства труб из ПВДФ, листов, покрытий, пленок и формованных изделий из ПВДФ, таких как контейнеры для сыпучих материалов. Обычные промышленные применения термопластов ПВДФ включают:
ПВДФ обычно используется в качестве изоляции для электрических проводов из-за его гибкости, малого веса, низкой теплопроводности, высокой химической коррозионная стойкость и термостойкость. Большая часть узкого провода 30-го калибра, используемого в намотке печатной сборки и переделке печатной платы, имеет изоляцию из ПВДФ. В этом случае проволока обычно упоминается как «проволока Kynar» по торговому наименованию.
Пьезоэлектрические свойства ПВДФ используются при производстве матриц тактильных датчиков, недорогих тензодатчиков и легких аудиопреобразователей . Пьезоэлектрические панели из PVDF используются в счетчике пыли Venetia Burney Student, научном инструменте космического зонда New Horizons, который измеряет плотность пыли во внешней солнечной системе..
PVDF является стандартным связующим. материал, используемый при производстве композитных электродов для литий-ионных аккумуляторов. Раствор PVDF 1-2% по массе в N-метил-2-пирролидоне (NMP) смешивают с активным материалом-накопителем лития, таким как графит, кремний, олово, LiCoO 2, LiMn 2O4или LiFePO 4 и проводящая добавка, такая как углеродная сажа или углеродные нановолокна. Эта суспензия заливается на металлический токоприемник, и NMP испаряется, образуя композит или. PVDF используется, потому что он химически инертен в используемом диапазоне потенциалов и не реагирует с электролитом или литием.
В биомедицине PVDF используется в иммуноблоттинге в качестве искусственной мембраны (обычно с размером пор 0,22 или 0,45 микрометра). размеров), на которые белки переносятся с помощью электричества (см. вестерн-блоттинг ). PVDF устойчив к растворителям, поэтому эти мембраны можно легко удалить и повторно использовать для анализа других белков. Мембраны из ПВДФ могут использоваться в других биомедицинских приложениях как часть мембранного фильтрационного устройства, часто в форме шприцевого фильтра или колесного фильтра. Различные свойства этого материала, такие как термостойкость, устойчивость к химической коррозии и низкое связывание белков, делают этот материал ценным в биомедицинских науках для приготовления лекарств в качестве стерилизующего фильтра и в качестве фильтра для подготовки образцов для аналитических методов. такие как высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ), где небольшие количества твердых частиц могут повредить чувствительное и дорогое оборудование.
PVDF используется для специальных мононитей, продаваемых как фторуглеродные заменители нейлоновых моноволокон. Поверхность тверже, поэтому она более устойчива к истиранию и острым рыбьим зубам. Его оптическая плотность ниже, чем у нейлона, что делает линию менее заметной для острого рыбьего глаза. Он также плотнее, чем нейлон, что заставляет его опускаться быстрее по направлению к рыбе.
Преобразователи PVDF имеют то преимущество, что они более подходят для модальных испытаний, чем полупроводники, и более гибки для структурной интеграции, чем. По этим причинам использование активных датчиков PVDF является краеугольным камнем для разработки будущих методов мониторинга состояния конструкций из-за их низкой стоимости и соответствия требованиям.
PVDF используется в качестве трубопроводов, листов и внутренних покрытий в высокотемпературных, горячих кислотных и радиационных средах из-за характеристик сопротивления ПВДФ и верхних пороговых значений температуры. В качестве трубопровода ПВДФ рассчитан на температуру до 248 ° F (120 ° C). Примеры использования ПВДФ включают обращение с отходами ядерных реакторов, химический синтез и производство (серной кислоты, обычно), воздухозаборники и вспомогательную трубу котла.
Сополимеры PVDF также используются в пьезоэлектрических и электрострикционных приложениях. Одним из наиболее часто используемых сополимеров является P (VDF-трифторэтилен), обычно доступный в соотношении примерно 50:50 и 65:35 по массе (что эквивалентно примерно 56:44 и 70:30 молярным долям). Другой - P (VDF- тетрафторэтилен ). Они улучшают пьезоэлектрический отклик за счет улучшения кристалличности материала.
Хотя структурные единицы сополимеров менее полярны, чем у чистого ПВДФ, сополимеры обычно имеют гораздо более высокую кристалличность. Это приводит к большему пьезоэлектрическому отклику: зарегистрированные значения d 33 для P (VDF-TFE) достигают -38 p C / N по сравнению с -33 пКл / Н в чистом PVDF.
Терполимеры ПВДФ являются наиболее перспективными с точки зрения электромеханической деформации. Наиболее часто используемые терполимеры на основе ПВДФ - это П (VDF-TrFE-CTFE) и P (VDF-TrFE-CFE). Этот релаксорный -содержащий тройной сополимер сегнетоэлектрический получают путем случайного включения объемного третьего мономера (хлортрифторэтилен, CTFE) в полимерную цепь P (VDF-TrFE) сополимер (который по своей природе является сегнетоэлектрическим). Такое случайное включение CTFE в сополимер P (VDF-TrFE) нарушает дальнее упорядочение сегнетоэлектрической полярной фазы, что приводит к образованию нанополярных доменов. При приложении электрического поля неупорядоченные нанополярные домены меняют свою конформацию на конформацию полностью- транс, что приводит к большой электрострикционной деформации и высокой диэлектрической проницаемости при комнатной температуре ~ 50.
