PVDF涂层

PVDF(聚乙二烯二氟化物)是一个著名的氟聚合物(图1)。PVDF是由聚四氟乙烯,结果,表现出类似的行为,也用作涂料。PVDF于1948年申请了专利,权利产生的材料已经转手好几次。PVDF作为Hylar销售^®(索尔维)、聚偏氟乙烯^®()阿科玛双氧水有限公司遵循严格的仅举两个例子。¹

图1所示。的受欢迎的氟聚合物。PVDF是均聚物产生相同的单体的加入。PVDF PCTFE和聚四氟乙烯密切相关。

PVDF具有一些独特的特征,它有别于其他氟聚合物,其中之一是其多种构象。这些差异使PVDF更容易操纵在两种预处理和后期处理,这意味着它可以用于广泛的应用程序;包括应用程序不能使用聚四氟乙烯。

因为它是商业化的应用领域PVDF变得越来越宽,材料是用在许多意想不到的产业。出于这个原因,PVDF目前是第二个最大的氟聚合物方面的市场份额。

发现,合成和结构

PVDF合成后的第一个合成DuPoint聚四氟乙烯在1930年代末。²以类似的方式对聚四氟乙烯合成、PVDF生产的单体通过自由基聚合亚乙烯基二氟化物(图2)。尽管PVDF交替ch₂和cf₂组这仍然是一个单体均聚物,因为它只包含一个重复单元。

图2。PVDF直接前驱和合成。规范合成PVDF的手段之一是通过自由基反应加入亚乙烯基二氟化物单体。

PVDF是简单的合成很容易错误地相信这是一个简单的聚合物。PDVF是唯一的氟聚合物,可以采用几种不同的配置在其结晶状态稳定。同时PVDF聚四氟乙烯表现出类似的行为,正是这种构象的多样性使它不同于其他氟聚合物。

氟原子的PVDF负责不同的构象,它可以采用。PVDF氟原子的每个拥有三个孤对电子(6非键)这意味着他们有一个高电子密度;这高电荷密度导致原子相互排斥。

氟原子之间的斥力PVDF导致(至少)四种不同的稳定构象:我(β)形式,形成II(α),三世(γ)形式,并形成四世(δ)。PVDF也非晶相构象,无序,他们是未定义的。

我的PVDF规范曲折的构象形式,类似于一个线性的构象,无支链的碳氢化合物链(图3)。形式二世PVDF (PVDFα)是最常见的在室温下由于其高稳定性(图3 b)。形式的增强稳定二世是附近的的结果(即相邻)对氟原子被远比在我。

(以下信息通常会涉及形式我二世(插图)和形式。

图3。PVDFβ结构(我)和α(II)形式。一)我(β)是一个典型的曲折的构象形式类似于简单的饱和烃链。B)形式二世(α)采用上下或起伏的构象(2 d所示)和氟原子位置在彼此的距离大于形式即PVDFα比β稳定使PVDFα最常见发生自发和室温。(A和B,插图是:立体粘结层图纸(上)、(中间),球棍模型和空间模型(低)。构象的PVDF变量在融化和无定形的阶段)。

处理

一个因素使PVDF更适合商业化比聚四氟乙烯是meltprocessable与聚四氟乙烯。包括交替ch₂PVDF而不是所有cf组₂组聚四氟乙烯降低熔点~ 170°C (338°F)对PVDF相比327°C (621°F)聚四氟乙烯。(PVDF熔点可能不过由于可用PVDF树脂的各种各样不同等级)。处理PVDF是容易的,可以与大多数行业标准进行设备。2020欧洲杯下注官网³

处理通常可以发生,而无需使用润滑剂或增塑剂,允许纯PVDF合成。⁴重要的排气必须发生在最后阶段的注塑与PVDF防止燃烧或“迪赛尔效应”。³PVDF是适合所有常见的制造过程包括挤压,压缩成型,注射和吹塑,浸渍和涂层的应用程序(表1)。

表1。PVDF加工适宜性。PVDF很容易处理行业标准设备和最适合加工和生产方法。2020欧洲杯下注官网

处理方法	适用性
注塑	是的
挤压(资料、电影、表、油管和涂层)	是的
吹塑(薄膜)	是的
压缩成型	是的
浸渍、涂层	是的

当注塑与PVDF的表面镀铬或镍是首选的,因为它有助于防止表面的点蚀。³简单的加工性能和高适应性的PVDF的许多特征,使PVDF流行的工业材料。

PVDF属性

物理和机械

PVDF拥有的属性,把它与一些表现最好的氟聚合物。PVDF往往形成聚合物长链,这意味着它有一个高分子量。定期PVDF产品重量轻和半透明的白色之间有一个颜色范围(表2)。PVDF比全氟聚合物,轻如氟化乙烯丙烯(聚全氟乙丙烯)或聚四氟乙烯,但比聚醚醚酮(PEEK)重。

表2。PVDF典型的物理性质。PVDF化学结构赋予了它许多特殊属性包括抗化学腐蚀和生物相容性。灭菌、高压灭菌器和埃托奥在γ辐照首选。(方法是ASTM测试标准除外)表示。

财产	ASTM	值(天然聚合物)
外观	- - - - - -	白色,半透明的
密度(克/厘米3)	D792	1.76 - 1.82
比重(23°C)	D792	1.76 - 1.82
水吸收(50% rh;%)	D570 / ISO 62 - 1	0.02 - 0.07
折射率	D542	1.41
极限氧指数(减量)3.2毫米厚度	D2863	44
生物相容性的	USP第六类	是的
抗化学腐蚀	- - - - - -	优秀的
灭菌	- - - - - -	高压釜、埃托奥和γ

PVDF包含强大的和短氟和碳氢键非常稳定,使PVDF高度耐化学(甚至在高温下)和极低的水吸收器。这种电阻率意味着可以蒸汽清洁PVDF在140°C (284°F)高压灭菌、,也可以使用否决或伽玛消毒清洗,前者方法者优先。³

惰性PVDF意味着它是生物相容性,列为USP第六类塑料。PVDF意味着它的生物相容性是广泛用于生物医学和医疗行业以及其建立工业用途。此外,不同构象的PVDF,每个都有自己的属性,意味着PVDF一些独特的应用程序。很容易过程PVDF也可以很受欢迎的材料应用程序即使在其性能并不完美。

PVDF的机械性能也说明为什么它是在许多不同的应用程序使用。PVDF约50%结晶度的半晶状的结构。聚合物显示尺寸稳定性强,虽然高度结晶PVDF,接近70%的结晶度,可以显示收缩,这应该考虑如果产品关键尺寸是必需的。³除了这种高度结晶PVDF也空洞在成型的过程中成长。³

相比其他氟聚合物PVDF耐磨损,硬度高,同时也相对刚性(表3)。机械强劲,也显示了PEEK的抗拉强度相似;这是有用的制造商谁不想使用芳香聚合物组。

表3。典型的PVDF机械性能。PVDF具有优秀的机械性能即使在上层的工作温度范围。PVDF在负载上的表现也不错。(方法是ASTM测试标准除表示)。

财产	ASTM	值(天然聚合物)
抗拉强度(MPa)	D638	14 - 55
断裂伸长率(%)	D638	20 - 800
弹性模量(GPa)	D638	1.3 - 2.2
弯曲模量(GPa)	D790	1.38 - 2.31
抗弯强度(MPa)	ISO 178 / D790	37 - 80
硬度(海岸D)	D2240	50 - 80
冲击强度(23°C;kJ / m2) 切口 无切口	ISO 180	8 没有休息
摩擦系数	D1894	0.14 - 0.54

PVDF在轴承工作载荷较低蠕变可熔融加工比其他大多数的塑料。PVDF的摩擦系数相对较低,低于大多数氟聚合物,虽然高于聚四氟乙烯——这是最受欢迎的,低摩擦氟聚合物。

PVDF只有弱的物理性质影响后长期暴露于紫外线户外应用程序意味着它是一个有用的材料。PVDF的机械韧性和强度高,与水晶和尺寸稳定性,意味着它是列为表现最好的氟聚合物之一。

热

PVDF显示在其应用的温度范围内保持良好的热性能。PVDF有足够的热稳定性,即使在温度低于零,温和的最大150°C (302°F),(表4)。甚至熔融PVDF在250°C (482°F)不减肥。

表4。PVDF热性能。虽然PVDF上层服务温度可能出现相对温和,它保留了许多理想的机械性能在这些温度。PVDF的抗燃烧也是一个高度优先的特质。(方法是ASTM测试标准除外)表示。

财产	方法	值(天然聚合物)
导热系数(W / m k)	D433 / ISO 22007 - 4 / c - 177	0.14 - 0.20
最大操作温度(°C)	UL 746	150年
最低温度(°C)服务	UL 746	-40年
熔点(°C)	D4591 / D3418 / ISO 12086 /陶氏的方法	117 - 172
玻璃化转变温度(°C)	E1356 (DSC)或E1545(机械)	-48年到-38年
分解温度(°C)	E1131	375年
热膨胀系数,线性(µm / m -°C)	D696	80 - 194
可燃性等级(UL 94)	D2863	V-0

PVDF的低导热材料使其成为一个受欢迎的应用程序需要一个热屏障。此外,PVDF是不可燃的氛围,需要至少40%的氧气燃烧,氧超过19%存在于环境条件。

PVDF的低导热性意味着它发现应用程序作为热屏障。也很难燃烧,需要至少40%的氧气的气氛(相比21%的氧气浓度在环境条件),以持续的方式燃烧。PVDF UL 94 V-0额定的可燃性和低烟(即自熄),这在汽车和航空航天等关键应用中受益。

这种行为使PVDF塑料的选择用于持续高温应用。

电

PVDF是一个温和的绝缘子(表5),α的PVDF形式是唯一的非极性构象所以不会显示压电或热电行为,这使得它比其他绝缘形式(β、γ和δ)。^5、6大多数的合成PVDF将包含一些无定形区域导致绝缘下降的α形式。

表5所示。PVDF电气性能。PVDF全氟聚合物相比具有中等介电特征。然而,PVDF电介质可以在处理过程中改变介电性能的影响。(方法是ASTM除外表示)。

财产	ASTM	值(天然聚合物)
介电常数(1 MHz)	D150	4.5 - 13.5
绝缘强度(V /毫升)	D149 / IEC 60243 - 1	254 - 1100
体积电阻率(Ω-cm)	D257 / IEC 60096	2×1014

弱绝缘PVDF可以更好的用于应用程序需要静态耗散。PVDF的高度绝缘行为变量在其广泛的击穿电压(材料发生故障时的电压)和绝缘强度范围。这意味着制造商应该确定什么类型的PVDF在购买之前是最适合他们的应用程序。

完成

PVDF可以在几乎任何形式服从表1中描述的过程,只有一些例子被床单,棒,管,纤维和单丝,零部件和膜。PVDF的易于加工和整理;聚酰胺与PVDF加工以类似的方式,与PVDF工作的另一个优点。

当处理PVDF留下未完成的PVDF产品是最佳实践在一夜之间平衡好加工之前对其外部环境。车削和铣削等过程应小心,因为他们可能导致芯片的融化。

在这种情况下可以使用冷却液,与许多不同的选项可用多亏了PVDF的化学惰性。也建议进行粗铰孔和摘要之前完成。

帮助在加工过程中,许多制造商解决关键问题提供指导和帮助实现在PVDF制成的精密零件。

应用程序

PVDF可用于广泛的应用程序。它的属性(即抗化学腐蚀、耐热性、韧性和强度(表6)有利于许多工业应用。

表6所示。PVDF的调查应用程序。PVDF的机械强度和韧性等关键属性和它的纯度和化学阻力是高度优先于广泛的行业。PVDF的易于处理给它额外的优势比其他同类聚合物在这些领域。

应用程序或行业	关键好处
航空航天和汽车	UL 94 V-0可燃性等级、低烟
化工制造	化工、耐热性;韧性
能源(石油和天然气)	抗化学腐蚀
外观(户外)	防护紫外线涂料或油漆添加剂来提高产品寿命
流体处理	耐化学性、纯洁
制药、食品加工	生物相容性;化学和耐热性;力学性能负载下
一般工业	韧性,易加工

PVDF的高纯度和强大的化学电阻率意味着它是一个受欢迎的选择涂料的化学运输系统和PVDF经常发现在化工厂的配件和阀门。出于同样的原因,以及高的耐磨性和韧性PVDF产品,PVDF也往往存在法兰,泵组件和逆电流器。

一些等级的PVDF经美国农业部或FDA批准用于应用程序,它将在接触食物。PVDF是有利的材料用于生产食品托盘,因为它可以在高加热消毒托盘的形状没有影响。由于类似原因PVDF在医药行业也很受欢迎,因为它可以很容易地热压处理过的;同时也提供一个高耐化学性和良好的负荷能力。

PVDF有利于应用程序涉及到高水平的机械压力和温度。PVDF的介电性能也使它有用的静态耗散时是必需的。相比这个如果PDVF已经合成绝缘属性是有用的作为线路的涂料用于高温、航空领域等关键应用。PVDF非常适合航空,整个汽车行业,因为它是惰性气体燃烧V-0可燃性等级。

PVDF的稳定性对紫外线辐射意味着它是用在许多户外应用,如油漆添加剂或改善户外一生保护涂层。

PVDF的主要特征,即它的机械韧性高,对温度和负载,和化学惰性,使它成为一个非常通用的材料和最受欢迎的第二含氟聚合物可用。

总结

PVDF聚合物拥有一种强烈的混合不同的特性,同时也容易过程;与交替ch的存在₂组织使聚合物熔体在低温下可加工的。确定的四个稳定的晶体形式的PVDF,α,β,γ和δ,使它成为一个独特的含氟聚合物。

α-PVDF是最稳定的配置使其最普遍的环境温度,这也是唯一的配置,展品没有压电或热电行为。

PVDF

PVDF相对来说是独一无二的,它使许多有利的特征温度甚至在高端服务。PVDF具有高度化学惰性和抗拉强度高,它保留在高热量和机械应力。

PVDF是不可燃使它成为理想的材料用于航空航天等关键应用。PVDF的惰性使它特别具有生物亲和性,用于医疗设备和一些成绩用于食品包装。高纯度的PVDF聚合物的选择意味着它是一个制药和化学工业。

虽然它不是最好的绝缘子PVDF通常用于应用程序需要静态耗散。聚合物可以形成形状如膜、管、电影和更多;所有使用正则,非专业塑料加工系统和协议。

同时PVDF不是一个表现最佳的氟聚合物它易于制造和多才多艺的本质意味着它仍然是非常有用的和高度流行。

表7所示。PVDF的优点和局限性。PVDF提供了一个平衡的属性允许它与其他更昂贵的聚合物。PVDF还显示了卓越的长期紫外线(户外)性能。

优势/好处(+)	限制(-)
易于处理(融化可加工的) 机械强度 保留的机械性能 化学和尺寸稳定性 优良的耐化学性 低体重 优秀的抗紫外线	不符合玻璃纤维 成本 温和的上层服务温度 温和的绝缘能力

这些信息已经采购,审核并改编自宙斯所提供材料。欧洲杯足球竞彩

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