以其獨特的聚偏性高、耐熱性好、耐蝕性強、耐磨性好等優良的物理和化學性能,PVDF樹脂廣泛的應用于海洋的船舶涂料、航空的涂料、電機的絕緣、化工的設備的涂層等方面,已成為了目前最為可靠的耐蝕性材料之一.
1. 基本概念、結構
聚偏氟乙烯〔Poly(vinylidene fluoride),簡稱PVDF〕是偏氟乙烯〔VDF〕單體均聚物,屬于結晶性氟聚合物。其分子鏈由交替 –CH?–CF?– 單元組成,結晶度可達60%–80%,含氟量約為59%,因此含極高化學惰性、熱穩固性[]。PVDF 既擁有氟樹脂耐腐蝕、耐候特性,又保持了熱塑性樹脂可熔融加工性,是一種兼具韌性、強度工程塑料。
3. 合成、生產工藝
- 氣相聚合法:于高壓、低溫條件下將 VDF 單體于惰性氣體中聚合,是工業上最常用生產方式,能夠得到高結晶度 PVDF 粒子。
- 乳液聚合法 / 懸浮聚合法:適用于大規模生產,能夠調控粒徑、分子量分布,近年來國內已逐步從乳液轉向懸浮工藝,以提升產品均勻性、性能穩固性。
借助對PVDF的共混、共聚(如PVDF-TrFE、PVDF-CTFE)或表面活性劑的改性等手段可對其的親水/疏水性、介電或壓電性能等多個指標都做出較大的調節,從而更好地滿足其在各個特定的用途的需求。
4. 加工方式
PVDF 熔融溫度、熱分解溫度相差約?100?℃,加工窗口寬,常用成型方法包括:
- 擠出:制備薄膜、管材、棒材;可進一步加工成復合膜或涂層。
- 注塑 / 模塑:用于生產復雜形狀零部件,如件,如閥門、泵體。
采用對高質量的薄膜、隔膜的廣泛的應用如鋰離子電池的隔膜等的需求的驅動手段,已將澆鑄/溶劑鑄造推向了百萬噸的生產規模.。
- 3D 打?。夯诠夤袒蛉廴诔练e PVDF 樹脂已用于生產壓電功能結構件。
5. 典型用途行業
1. 建筑、防腐涂料
- PVDF 樹脂是性能很好氟碳涂料關鍵成膜物質,含耐候、耐鹽霧、耐紫外線“三防”特性,常用于外墻裝飾、橋梁、海洋設施[][]。
- 水性 PVDF 涂料已實現、溶劑型相同超耐候性能,滿足低VOC 環保要求[]。
2. 薄膜、膜材料
- 鋰離子電池隔膜:PVDF 薄膜因其高機械強度、化學惰性、熱穩固性成為主流隔膜材料。
- 壓電/鐵電薄膜:利用其壓電效應,可制備傳感器、執行器、能量收集器件。
- 水處理膜:通過親水改性實現高通量過濾,用途于海水淡化、廢水處理[][]。
3. 電氣、
- 電容器薄膜:高介電常數、低損耗使 PVDF 成為高能量密度電容器理想介質[]。
- 柔性:PVDF?TrFE 共聚物于柔性壓電傳感器、可穿戴設備中表現出優秀電機耦合性能[]。
4. 管材、閥門
- 因為耐腐蝕、耐高溫特性,PVDF 被用于化工管道、閥門、泵體關鍵部件,尤其于石油、化工、海洋輸送系統中得到大量用途。
5. 新能源、光伏
- PVDF 薄膜用于光伏組件背板,提供防潮、防紫外線保護,與此同時含優良機械強度、電不導電性。
6. 市場、發展趨勢
- 國內 PVDF 產能正從傳統乳液工藝向懸浮聚合法轉型,以提升產品均勻性、高端性能。
- 高端用途〔如鋰電池隔膜、壓電傳感器〕仍依賴進口高純度 PVDF,推動國產高分子改性技術研發、產能擴張。
- 未來研發重點于于多功能化〔如與此同時含壓電、介電、親水/疏水特性〕還有綠色加工〔水性涂料、低VOC 體系〕,以滿足環保法規、性能很好需求[]。
7. 小結
聚偏氟乙烯樹脂憑借其特殊化學結構,兼具氟樹脂耐腐蝕、耐候性、熱塑性樹脂加工便利性,已成為航空、化工、能源、建筑多個行業關鍵材料。隨著合成工藝升級、功能改性技術進步,PVDF 正向更性能很好、更環保方向發展,未來于柔性、智能傳感、新能源行業用途前景尤為廣闊。