Lo que debemos saber sobre los materiales de PVDF (fluoruro de polivinilideno)

El nombre PVDF puede sonar un poco extraño, pero tiene una amplia gama de aplicaciones en nuestras vidas.

Su nombre es el fluoruro de polivinilideno, y también tiene alias como fluoruro de polivinilideno, fluoruro de polivinilideno, resina de fluoruro de polivinilideno, resina de fluoruro de polivinilideno, etc. En términos de apariencia, generalmente es un polvo blanco o gránulo.

El poli (fluoruro de vinilideno), abreviado como PVDF, se refiere principalmente a los homopolímeros de fluoruro de vinilideno o copolímeros de fluoruro de vinilideno y una pequeña cantidad de otros monómeros de vinilo que contienen flúor, lo que combina las características de las resinas fluorinas y las resinas de posposición general, y también tiene tiene tiene una La piezoelectricidad, la dielectricidad y otras propiedades especiales, como la termoelectricidad, etc. Es el segundo producto más grande en la producción de plásticos que contienen flúor con una capacidad de producción global de 10,000 toneladas, además de una buena resistencia química, alta resistencia a la temperatura, resistencia a la oxidación , resistencia a la intemperie y resistencia a la radiación, también tiene piezoelectricidad, dielectricidad, termoelectricidad y otras propiedades especiales.

La estructura química del fluorocarbono se combina con un enlace de flúor-carbono, y esta estructura con propiedades de enlace corto forma el enlace más estable y fuerte con los iones de hidrógeno. Por lo tanto, los recubrimientos de fluorocarbono tienen propiedades físicas y químicas especiales, no solo tienen una fuerte resistencia al desgaste y una resistencia al impacto, sino que también en el entorno extremadamente duro y duro tiene una alta resistencia al decoloración y al rendimiento ultravioleta.

Propiedades físicas

PVDF se usa principalmente donde se requiere pureza extrema, así como resistencia a los solventes y ácidos y bases. PVDF tiene una densidad más baja (1,78 g/cm) que otros fluoropolímeros como PTFE.

PVDF se puede usar para producir tubos, hoja, película, sustrato y chaquetas aislantes para cables. También puede ser moldeado por la inyección o soldado, y se usa ampliamente en las industrias químicas, semiconductores, farmacéuticas y de defensa, donde se puede usar, por ejemplo, para fabricar baterías de iones de litio. Además, se puede hacer en espumas de células cerradas reticuladas, que se utilizan cada vez más en aplicaciones aeroespaciales.

Los grados finos de polvo de PVDF, como Kynar 500 PVDF y Hylar 5000 PVDF, se pueden usar para recubrimientos de metal de alta gama. Estos recubrimientos tienen una estabilidad de brillo y color extremadamente alta. Estos recubrimientos se pueden encontrar en muchos edificios famosos, como la Torre Twin Peaks y Taipei 101. También se usa en edificios comerciales y techos de metal pavimentado residencial.

Las películas de PVDF se pueden usar para inmovilizar proteínas en los ensayos de transferencia Western debido a su afinidad no específica por los aminoácidos.

En 1969, los investigadores descubrieron que PVDF tiene un fuerte efecto piezoeléctrico: el coeficiente piezoeléctrico de la película polarizada (es decir, puesta en un campo eléctrico fuerte para producir un momento dipolar neto) fue de 6-7 PC/N, que fue más de 10 veces mayor que el valor correspondiente para los polímeros encontrados en ese momento.

PVDF tiene una temperatura de transición de vidrio (TG) de aproximadamente -35 ° C y una cristalinidad de típicamente 50-60%. Para impartir propiedades piezoeléctricas al material, el material generalmente se estira mecánicamente en la dirección de las cadenas moleculares y luego se polariza bajo tensión. El VPVDF está disponible en una variedad de fases sólidas: fase α (TGTG '), fase β (TTTTTTTTTTTTTTT ), y fase γ (tttgtttg '). La diferencia entre estas fases es si la cadena molecular es cis (t) o trans (G.) PVDF se convierte en un polímero ferroeléctrico cuando se polariza y tiene buenas propiedades piezoeléctricas y piroeléctricas. Estas propiedades permiten que se use en la producción de sensores y baterías, como algunos de los nuevos sensores de cámara termográfica que usan películas de PVDF.

A diferencia de otros materiales piezoeléctricos, como PZT, PVDF tiene un valor D33 negativo. En términos físicos, esto significa que mientras otros materiales se expanden en un campo eléctrico, PVDF contrata y viceversa.

Propiedades principales

PVDF generalmente se produce por polimerización por suspensión o polimerización de emulsión del fluoruro de vinilideno, la ecuación de reacción es: CH₂ = CF₂-(CH₂CF₂) n.

En términos de propiedades físicas, PVDF tiene una densidad relativa de 1.76 a 1.79, un punto de fusión de 160 ° C a 170 ° C, se puede usar en un amplio rango de temperaturas de -60 ° C a +150 ° C, y IS Soluble en solventes polares fuertes como la dimetilacetamida.

PVDF tiene muchas propiedades sobresalientes. Primero, tiene una buena resistencia al calor y mantiene la estabilidad incluso a altas temperaturas. En segundo lugar, tiene una excelente estabilidad química y es resistente a una amplia gama de productos químicos. La resistencia a la intemperie, la resistencia UV y la resistencia a la radiación de alta energía también son excelentes. Además, PVDF tiene una alta polaridad, una alta constante dieléctrica y una tangente de ángulo de pérdida dieléctrica alta.

En términos de procesamiento, PVDF es relativamente simple, y se pueden aplicar métodos de moldeo, extrusión y moldeo por inyección de inyección.

En términos de condiciones de moldeo, el secado no es necesario para el paquete original; La temperatura de inyección generalmente se controla a 180-230 ℃; La temperatura del molde es de 60-90 ℃; La temperatura de extrusión es 180-265 ℃; y la temperatura de la cabeza del troquel es 66-140 ℃.

Para el almacenamiento, PVDF debe almacenarse a 5-30 ℃ en un entorno limpio y seco para evitar impurezas como el polvo y la humedad. El transporte debe tratarse como productos no peligrosos, y se debe evitar el calor, la humedad o la vibración violenta durante el proceso.

PVDF juega un papel vital en muchos campos

En el campo petroquímico, debido a su buena resistencia química, excelente procesabilidad y excelente resistencia a la fatiga y fluencia, se ha convertido en una de las opciones ideales para las bombas, válvulas, tuberías, accesorios de tuberías, tanques e intercambiadores de calor en el fluido. Sistema de manejo de equipos petroquímicos.

PVDF también se usa en los campos eléctricos y electrónicos. Con una buena estabilidad química y propiedades de aislamiento eléctrico, se usa ampliamente en la industria de semiconductores para el almacenamiento y el transporte de productos químicos de alta pureza en equipos que cumplen con los requisitos de retardantes de TOC y llama.

PVDF también es una de las principales materias primas para los recubrimientos de fluorocarbono, que ahora están en su sexta generación. Estos recubrimientos se utilizan en centrales eléctricas, aeropuertos, carreteras, edificios de gran altura y otros lugares debido a su resistencia meteorológica superior, lo que les permite usarse al aire libre durante mucho tiempo sin mantenimiento.

Además, la resina PVDF también se puede mezclar con otra modificación de resina. Por ejemplo, los materiales compuestos obtenidos mediante la mezcla con resina ABS se han utilizado ampliamente en construcción, decoración de automóviles, conchas de electrodomésticos y otros campos.

PVDF también tiene algunas propiedades y usos especiales

Por ejemplo, tiene piezoelectricidad, termoelectricidad y otras funciones, se puede convertir en una variedad de formas complejas de sensores, materiales médicos. En la secuenciación de proteínas, la membrana de PVDF es una alternativa ideal a la membrana de nitrocelulosa, que puede unir proteínas y separar pequeños fragmentos de proteínas.

Necesitan ser pretratados con metanol anhidro antes de usarse para activar los grupos cargados positivamente en su superficie, lo que hace que sean más fáciles de unirse a proteínas cargadas negativamente. El tampón de transferencia sin metanol se puede usar para transferir membranas de PVDF pretratadas.

Áreas de aplicación

PVDF a menudo se usa como una chaqueta aislante para cables eléctricos debido a sus múltiples excelentes propiedades, como elasticidad, bajo peso, baja conductividad térmica, alta resistencia química y resistencia al calor. El cable delgado de calibre 30, que a menudo se usa en circuitos de alambre, y las placas de circuito impresas a menudo están aislados con PVDF. Los cables con aislamiento de PVDF a menudo se llaman [Kynar Wire "bajo el nombre de marca registrada de PVDF.

Debido a sus propiedades piezoeléctricas, el PVDF a menudo se usa en la producción de matrices de sensores táctiles, medidores de tensión de bajo costo y transductores de audio livianos.

PVDF también es el aglutinante estándar para electrodos compuestos para baterías de litio: PVDF disuelto en N-metil-2-pirrolidona (NMP) con una gravedad específica de 1-2% se mezcla con materiales de almacenamiento de litio activo de grafito, silicio, litio y litio activo como LiCOO2, LIMN2O4 o LIFEPO4, y aditivos conductivos como nanofibras de negro de carbono o carbono. La suspensión se verta luego sobre el colector de metal y el NMP se evapora para formar un electrodo compuesto o electrodo de pegar.pvdf se puede usar en esta aplicación porque es químicamente inerte en el rango potencial de carga y descarga de baterías y no reacciona con el electrolito o litio.

En el campo biomédico, las películas de PVDF a menudo se usan para la inmunotransferencia, donde las proteínas se electroforesis. Debido a que PVDF es resistente a la corrosión del solvente, la película utilizada en el ensayo se puede despegar y reutilizarse fácilmente para detectar otras proteínas. Las películas de PVDF también se pueden usar para hacer dispositivos de filtración de membrana de tipo jeringa o rueda. El calor y la resistencia química del material y las propiedades de unión a la proteína baja permiten que se use como un filtro de esterilización en la preparación de productos farmacéuticos, y como un filtro en la preparación de muestras para análisis como HPLC, evitando que los equipos costosos sean dañados por pequeñas cantidades de partículas en estas muestras.

PVDF también se usa para hacer una línea de pesca de monofilamento especializado como alternativa al monofilamento tradicional de nylon. Su superficie dura lo hace más resistente a la abrasión de los dientes de peces afilados, y su densidad óptica es más baja que el nylon, lo que hace que la línea sea menos visible para el ojo agudo del pez. También es más denso que el nylon, lo que permite que la línea se hunda más rápido hacia los peces.

Los transductores de PVDF son más adecuados para pruebas modales dinámicas que los transductores piezoresistivos de semiconductores y tienen ventajas en la integración estructural sobre los transductores piezocerámicos. Debido al menor costo y una mayor compatibilidad, los transductores activos que utilizan PVDF son importantes para futuros desarrollos en el monitoreo de la salud estructural.

El nuevo campo de energía es ahora una de las instrucciones de aplicación más importantes

En el campo de los nuevos vehículos de energía, el PVDF (fluoruro de polivinilideno) juega un papel importante.

Sirve principalmente como carpeta positiva y material de recubrimiento de diafragma. Con el rápido crecimiento de las ventas de vehículos eléctricos, la demanda de baterías de litio está creciendo explosivamente.

PVDF se ha convertido en uno de los materiales clave indispensables en la cadena de la industria de la batería de litio debido a su excelente resistencia química, aislamiento eléctrico y otras características.

Como aglutinante del ánodo, PVDF es difícil de reemplazar a corto plazo.

La batería de litio tiene altos requisitos en el rendimiento del aglutinante, que debería poder ser infiltrado por electrolito orgánico y resistir su erosión, no disuelto, menos disuelto y mantener un buen rendimiento de unión bajo el entorno de electrolito orgánico, y al mismo tiempo, Su estabilidad electroquímica debe ser excelente, y el voltaje de descomposición debe estar por encima de 4.5V.

Con una excelente estabilidad química y resistencia a la corrosión, PVDF puede resistir efectivamente la erosión del electrolito de solvente orgánico polar, y tiene un buen rendimiento de unión, por lo que se usa ampliamente en la aglutinante de cátodo de la batería de litio, lo que representa hasta el 90% en la actualidad.

Para mejorar efectivamente la densidad de energía, el aglutinante de la batería de litio debe usarse en una pequeña cantidad y un buen efecto de unión. Para garantizar un excelente rendimiento de unión, el PVDF de grado de batería generalmente necesita tener un alto peso molecular, generalmente más de 1.1 millones, y se requiere que el aglutinante tenga un bajo contenido de agua.

Además, para garantizar la consistencia de las baterías de iones de litio, los fabricantes de baterías requieren un alto grado de consistencia en el rendimiento de diferentes lotes de PVDF comprado.

Resumir

PVDF es un material con excelente rendimiento y amplia aplicación. Con el progreso continuo y el desarrollo de la ciencia y la tecnología, sus áreas de aplicación pueden ampliarse y profundizarse aún más. Sin embargo, en el proceso de uso, es importante comprender completamente sus características y los posibles riesgos para garantizar su función segura y efectiva.