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        認識PVDF2022年9月15日


        1942年6月,美國總統羅斯福批準了“曼哈頓計劃”,開始研制原子彈。二次世界大戰期間,美國根據曼哈頓計劃,加強了含氟塑料的研究開發。氟聚合物以它獨特的綜合性能,成為當時所有新型材料都難以代替的材料,其中就包括聚偏氟乙烯 (PVDF)。

        PVDF的成長史
        1944年,PVDF由美國杜邦公司研制成功。1960年,美國龐沃特公司首先實現商品化。
        1965年,龐沃特公司在美國肯塔基州卡爾弗特城興建了第一座規?;墓S,軍用絕緣熱收縮管和熱掃描電線是最初的核心市場。
        20世紀70年代,PVDF開始在建筑涂裝、化工廠塑鋼和造紙紙漿加工等方面的大量使用。
        80年代,美國全國電氣規程提倡在建筑物、天花板隔層使用PVDF材料作為報警線路絕緣護套。
        同樣在80年代,高純度半導體廠商開始在生產計算機設備中用PVDF制作的塑料管路。
        90年代,PVDF開始在高純度加工部件,如管道、罐襯里、泵,以及建筑涂裝中運用。
        90年代末,PVDF作為電極粘接劑材料被應用于新型液態鋰離子電池。
        PVDF樹脂的發展早是從美國開始,隨后是歐洲、日本、前蘇聯,不斷技術創新和提高,不斷推出新產品和新加工技術,推動應用發展,人們據此研制出成百種功能元器件。

        同時,也成就了一批生產氟聚合物的跨國公司,如美國杜邦、日本大金、旭硝子、歐洲的索爾維等。國內,則形成了巨化股份、山東東岳等企業。

        PTFE的兄弟—PVDF

        PVDF,是偏氟乙烯均聚物或者偏氟乙烯與其他含氟乙烯基單體的共聚物。它是世界上僅次于聚四氟乙烯(PTFE)的含氟高分子新材料。廣泛應用于計算機、航空航天、信息處理、音響器材、醫療器械、機器人、物理測試、光學儀器、兵器工業等。

        PVDF除具有PTFE的優良性能外,其剛性、硬度、抗蠕變性能尤其突出。它的加工和成型等特性大大優于PTFE,是最強韌的氟塑料。


        除具備PTFE的特能外,它的耐輻射和力學性能大大改善,拉伸強度可達50MPa,幾乎為PTFE的兩倍。

        它不僅加工特性優良,而且對金屬表面的附著力大大提高,使其與金屬材料的旋轉內襯壽命、可靠性大大提高。

        它的碳氟分子鏈中C-F鍵的鍵距小,鍵能低,這種短鍵性質的結構與氫離子形成最穩定最牢固的結合.具有很強的耐磨性和抗沖擊性能,而且在極端嚴酷與惡劣的環境中有很高的抗褪色性與抗紫外線性能。

        它的熔點較低(170℃左右),加工性能良好,成型方便,可用一般熱塑料的加工方法,比如注射、模壓、擠出、吹塑等工藝成型 ,是氟塑料中唯一能制成硬管的材料。

        它抗沖擊強度高,耐磨耗,是氟塑料中最強韌的。它可在-62℃—150℃溫度范圍內長期使用,具有較高的耐熱性,突出的耐氣候老化性。

        它的碳氟分子鏈中C-F鍵的極距大,是一種有著極高極性的高聚物,介電性能優異。這些優良性能應用于汽車、航空、機器人的電線電纜絕緣材料及傳輸特殊液體價質的管道襯里涂料。

        國外媒體曾經報道,美國國家航空航天局利用壓電材料聚偏二氟乙烯(PVDF)纖維開發出一種新型醫用繃帶,稱為電繃帶,可以加速傷口愈合。在失重的外太空,傷口的愈合可能極其緩慢,具有壓電性質的聚偏二氟乙烯繃帶材料與人體皮膚接觸時,會產生少量電流,從而有助于傷口愈合。傷口周圍的細胞,利用PVDF纖維整齊的排列結構作為支架,將幫助其愈合。
        從雙峰塔到鋰電池

        去過馬來西亞的人一定見過國家石油公司雙峰塔,從吉隆坡市內各處都很容易見到這座大廈,兩座高高的尖塔刺破長空,在陽光下熠熠生輝,它是吉隆坡的標志性景觀,高達452米。
        精細粉末品級的PVDF,可以用于制造高端金屬涂料。這種涂料具有極高的光澤度以及色澤穩定性,在雙峰塔等世界各地許多建筑中,都使用了這種涂料。
        作為優良建筑膜材的PVDF,在國外的應用十分普遍。第一個建筑用氟碳涂料樹脂于1965年被商業化。從20世紀60年代開始至今,這一氟碳涂層的測試樣板在南佛羅里達曝曬測試中心經過了多年的曝曬,仍然保持原來的顏色,證明PVDF是現有金屬建筑涂料中耐候性能最好的。

        以PVDF為原料制備的氟碳涂料已經發展到第六代,由于PVDF樹脂具有超強的耐候性,可在戶外長期使用,被廣泛應用于發電站、機場、高速公路、高層建筑等。


        PVDF膜防火性能優異,能承受 -40到+70度的溫度變化,被應用在大型充氣膜結構建筑中。它自重極輕,每平米自重3KG以下,為鋼的三十分之一。它在施工過程中沒有建筑垃圾輸出。普通膜材的透光率是5%,它的透光率可達25~30%,利用自然光節省照明費用。它具有“自我清潔”的功能,灰塵不易粘附。
        隨著二次鋰電池等新能源的飛速發展,PVDF樹脂在鋰電池中的用量也急劇增加。
        電池隔膜被稱作電池的“第三電極”,通過阻止電池兩極活性物相互接觸,防止電池內部短路。隔膜要求厚度均一,有適宜的孔徑和透氣率;有良好的機械強度、化學穩定性及盡可能低的電阻率;能夠有效的阻止兩極活性物的接觸;有良好的吸收和保持電解液的能力。PVDF因兼具熱穩定、耐化學介質侵蝕、電絕緣性好、機械強度高等特點,已成為鋰離子電池隔膜的首選材料之一。
        隨著以尖端武器為代表的軍事工業,和航天航空工業為代表的高科技產業迅猛發展,從二戰時期的曼哈頓計劃到20世紀60-70年代的阿波羅計劃,再到今日的大型民用客機、軍用飛行器等等,全球的氟聚合物已經形成龐大的產業。氟化工產業的強大與否,常常作為評判一個國家的是否擁有現代化、現代國防、現代產業的重要依據之一。
        PVDF相對于PTFE,某些性能要相對遜色一些,但是PVDF應用更廣泛,兩者各有所長。比如護膚品同樣含有抗氧化、抗老化的成分玻色因,貴婦用的是赫蓮娜,平民女孩也可以用歐萊雅。


        來源:巨化股份

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