Что такое ПВДФ — полное руководство
2025-08-01
В последнее время интерес к ПВДФ значительно возрос. Это обусловлено его уникальными свойствами. Полимеры ПВДФ обладают самыми сильными пьезоэлектрическими свойствами по сравнению с другими коммерчески используемыми типами полимеров. Эти свойства способствуют производству ряда высокочистых, прочных и химически стойких продуктов, устойчивых к воздействию химических веществ, температуры и других факторов.
ПВДФ применяется в различных отраслях промышленности, включая электротехническую, электронную, химическую и энергетическую. В последние годы этот полимер задает тон в производстве полимеров, поскольку многие начинают открывать для себя его уникальные свойства и возможности.
Чтобы вы больше узнали о ПВДФ, в этой статье мы расскажем вам всё, что вам нужно знать: что такое ПВДФ, его свойства и характеристики, как его производят и обрабатывают, а также в каких областях он применяется.
Что такое ПВДФ
Источник: Сделано в Китае
Прежде чем начать, давайте сначала ответим на очевидный вопрос: что означает аббревиатура PVDF? PVDF — это четырёхбуквенная аббревиатура, обозначающая поливинилиденфторид (Polyvinylidene Fluoride). Впервые он был произведен в 1969 году и также известен как поливинилидендифторид (PVF2) или, под популярным торговым названием, Kynar. Это полимер из категории термопластов.
Поливинилиденфторид — один из самых прочных и широко используемых чистых синтетических материалов. Он широко используется и используется в различных областях благодаря улучшенному профилю сопротивления, механической и термической прочности, физической прочности, магнитоэлектрической прочности и способности функционировать как в твёрдом, так и в жидком состоянии. Его рабочая температура составляет 150 градусов Цельсия, а температура плавления — до 175 градусов Цельсия. Это делает PVDF очень экономичным.
При производстве ПВДФ в качестве исходной молекулярной основы используется фтор (F), поэтому его называют полукристаллическим фторполимером. Наличие фтора в ПВДФ и его кристаллическая структура объясняют его превосходные эксплуатационные характеристики и диапазоны допусков. Это также обеспечивает полимерам ПВДФ повышенную устойчивость ко многим химическим, механическим и биологическим воздействиям, которым не могут противостоять другие типы полимеров.
ПВДФ обычно доступен в пяти формах: альфа, бета, гамма, дельта и эпсилон. Однако распространены только три из них: альфа, бета и гамма.
Альфа-форма неполярна и образуется в результате кристаллизации расплава при любой температуре.
При получении бета-формы образец механически деформируется путем одноосной или двухосной механической вытяжки при температуре ниже 70 градусов Цельсия. ПВДФ в бета-форме обычно используется в пьезоэлектрических устройствах.
Гамма-форма — уникальная форма, возникающая при определённых условиях. Она может быть получена кристаллизацией при температурах, близких к температуре плавления альфа-формы. Обычно это осуществляется литьём из расплава или раствора.
Свойства и эксплуатационные характеристики ПВДФ
Теперь давайте обсудим свойства и эксплуатационные характеристики ПВДФ.
Общие характеристики
Как упоминалось ранее, ПВДФ — это полукристаллический полимер, на 50% аморфный. Он сформирован в структуре, в которой большая часть винилиденфторидных (ВДФ) звеньев связана по принципу «голова к хвосту», а меньшая часть — по принципу «голова к голове».
Кроме того, химические свойства каждого метода обработки фторполимеров, включая методы обработки ПВДФ и ПТФЭ, различаются в зависимости от широкого спектра химических веществ. При смешивании ПВДФ при высоких температурах с органическими растворителями, такими как амин и сложные эфиры, они становятся достаточно прочными для использования в качестве коррозионно-стойкого остекления для оборудования химической промышленности.
ПВДФ также обладает высокой стойкостью к органическим кислотам, спиртам, солевым растворам, окислителям, алифатическим и ароматическим углеводородам, а также галогенированным растворителям.
Другие общие характеристики включают его превосходную механическую прочность, стойкость к УФ-излучению, высокую чистоту, высокую абразивную стойкость, отличную огнестойкость и низкую проницаемость для большинства газов и жидкостей.
Физические свойства
По сравнению с другими коммерческими фтортермопластами, ПВДФ является одним из пластиков с самой низкой температурой плавления, однако при этом имеет самую высокую теплостойкость под нагрузкой.
Он обладает очень низкими значениями проницаемости благодаря высокой кристалличности и поверхностному натяжению. ПВДФ также обладает низкой проницаемостью для газов и жидкостей. Однако степень кристалличности и модификация кристаллического компонента влияют на его свойства.
Механические свойства
ПВДФ обладает высоким модулем упругости при растяжении, как и этилентетрафторэтилен (ЭТФЭ) и этиленхлортрифторэтилен (ЭХТФЭ). Однако он обладает более низкой ударной вязкостью. При использовании с ГФП и ХТФЭ гибкость и ударная вязкость улучшаются, а модуль упругости при растяжении снижается.
Кроме того, ПВДФ устойчив к воздействию пламени. Он негорюч и не образует капель. Он самозатухающий и обладает хорошей устойчивостью к воздействию UC.
Тепловые свойства
Материал ПВДФ обладает способностью выдерживать нагрев. Это одно из его преимуществ перед другими полимерами. ПВДФ способен выдерживать нагрев до 375 градусов Цельсия без каких-либо признаков термического или окислительного разрушения.
Электрические свойства
Среди свойств полимеров ПВДФ – высокая диэлектрическая прочность и коэффициент растворения. Хотя у них есть и несколько низкие электрические характеристики, это облегчает использование полимеров в пьезоэлектрических пленках.
Пленки обычно извлекаются из полимеров ПВДФ, находящихся в бета-форме. Поверхности обеих пленок блестят и подвергаются воздействию высокого напряжения, что делает их постоянно поляризованными. При растяжении или сжатии при температуре плавления они генерируют ток.
Как производится ПВДФ
ПВДФ изначально производится из сырой смолы в ходе реакции химического синтеза, известной как полимеризация. Однако полимеризация ПВДФ отличается требуемыми производственными параметрами, используемым катализатором и, что наиболее важно, мономером (исходной основой).
При производстве ПВДФ мономерная форма – винилиденфторид (ВДФ) – полимеризуется. При этом отдельные звенья ВДФ соединяются друг с другом, образуя длинную молекулу, известную как поливинилиденфторид (ПВДФ).
ВДФ – это продукт химической переработки отходов нефтепереработки, образующихся при переработке горючих газов и природных масел. Для получения ПВДФ мономер (ВДФ) подвергается свободнорадикальной полимеризации, которая происходит при нагревании под давлением 300 атм и температуре до 150 градусов Цельсия. Как и другие виды термопластов, полимеризованный ПВДФ может быть переработан.
Полимеры ПВДФ производятся для изготовления деталей и покрытий двумя основными методами. Первый — литьё из расплава, второй — литьё из раствора (который подразделяется на литьё из раствора, центрифугирование и литьё плёнки). Эти методы описаны ниже.
-Литьерасплава: по сути, это нагревание полимера до расплавления. Затем расплавленный полимер заливается в форму для придания желаемой формы по мере охлаждения и затвердевания.
-Литьёиз раствора: для формирования подходящей пористой полимерной мембраны полимер растворяется в подходящем растворе. Растворимость ПВДФ зависит от полярности, температуры и молекулярной массы растворителя.
-Нанесениепокрытия методом центрифугирования: этот метод используется для получения тонких плёнок из высшей бета-формы. В этом случае плёнки растягиваются и подвергаются воздействию высокого давления или электрического поля для получения пьезоэлектрических тонкоплёночных изделий.
-Литьёплёнки: этот метод иногда называют экструзией плёнки. Он включает в себя использование специализированной процедуры экструзии, при которой полимер изготавливается в виде однородных высококачественных плёнок или тонких листов.
Переработка ПВДФ
Существуют различные марки и формы полимеров ПВДФ, включая паллеты и порошки. Их легко перерабатывать обычными традиционными методами, такими как механическая обработка, компрессионное прессование и литье под давлением, а также двумя наиболее распространёнными традиционными методами переработки – литьём под давлением и экструзией.
Сушка ПВДФ перед началом переработки не имеет особого значения, хотя в некоторых случаях это необходимо. Однако при этом необходимо соблюдать осторожность, чтобы исключить образование «застрявших» участков, где расплавленный пластик может скапливаться и термически разлагаться при слишком длительном времени пребывания. Температура переработки обычно составляет от 190 до 290 градусов Цельсия.
Теперь давайте кратко рассмотрим два наиболее распространённых метода переработки – литьё под давлением и экструзию.
Литье под давлением
-Температураплавления составляет от 200 до 270 градусов Цельсия.
-Температурапресс-формы должна быть в диапазоне от 50 до 95 градусов Цельсия.
-Необходимоиспользовать точную конструкцию пресс-формы. Высокая вязкость плавления ПВДФ требует использования правильной пресс-формы для литья под давлением.
-Припроектировании следует учитывать усадку 3–4% отлитых под давлением изделий.
Экструзия
-Температураплавления должна быть от 230 до 290 градусов Цельсия.
-Следуетобратить внимание на отсутствие застойных зон, где может начаться разложение расплавленной смолы.
-Дляудаления ПВДФ не требуется дополнительных вспомогательных веществ, смазочных материалов или термостабилизаторов.
Применение ПВДФ
Теперь давайте ответим на вопрос: для чего используется ПВДФ? Как уже было сказано, ПВДФ обладает широким спектром возможностей, прочностных характеристик и улучшенными эксплуатационными характеристиками. Этот полимер часто выбирают для использования в различных областях. Некоторые из них перечислены ниже.
-Благодарясвоей термостойкости и изоляционным свойствам ПВДФ используется в качестве трубопроводов для процессов синтеза продуктов, в реакторах для производства энергии, а также в качестве покрытий и проводов для электрических кабелей.
-ПВДФиспользуется в химической промышленности благодаря своей химической стойкости и минимальной проницаемости.
-ПВДФиспользуется для работы с агрессивными жидкостями и газообразными продуктами, такими как серная, азотная и соляная кислоты, а также с соединениями, такими как галогенированные, алифатические и ароматические растворители. Его применение также распространяется на очищенные и неочищенные продукты, масла и горючее топливо.
-Износостойкостьи чистота ПВДФ делают его применимым в фармакологии и медицине. Они также используются для получения сверхчистой воды и длительного контакта с расходными материалами в пищевой промышленности.
-Благодарясвоей термостойкости, нетоксичности, устойчивости к солнечному свету, ядерному излучению и микробиологическому росту, ПВДФ часто используется во многих сантехнических системах.
-ПВДФсоответствует требованиям Американского общества по испытаниям и материалам по показателям скорости распространения пламени и дыма 25/50, что делает его пригодным для использования в сантехнических системах в пленумных системах.
-Используетсяв качестве добавки к краскам, а также в качестве защитного покрытия для крыш и другого оборудования, подверженного воздействию суровых погодных условий.
-ПВДФобладает хорошими коррозионными свойствами, что делает его пригодным для использования в таких отраслях, как нефтегазовая, судостроение, автомобилестроение и нефтехимия, для производства таких компонентов, как прокладки, подкладки и уплотнения (уплотнения из ПТФЭ также подходят для этой цели).
-Благодарясвоей термостойкости и химической стойкости ПВДФ применяется для изготовления сепараторов для литий-ионных аккумуляторов. Эта область применения будет расширяться в ближайшие годы, поскольку рынок электромобилей постоянно растет.
-Преобразователив пьезоэлектрических пленках чрезвычайно чувствительны. С помощью ПВДФ их можно формовать в пластичные, жесткие и легкие конструкции, полезные в уникальных приложениях.
-Специальныемонофильные рыболовные лески из ПВДФ предлагаются в качестве фторуглеродной альтернативы нейлоновой мононити. ПВДФ имеет более прочную поверхность, что делает его устойчивым к зубам рыб и истиранию. Даже рыбам с острым зрением будет сложно распознать леску, поскольку ее оптическая плотность ниже, чем у нейлона. Кроме того, поскольку ПВДФ плотнее нейлона, он быстрее тонет в воде.
Распространенные детали из ПВДФ для промышленного применения
Вот некоторые примеры промышленного применения ПВДФ.
Провод с изоляцией из ПВДФ
Источник: Istockphoto
Благодаря сочетанию гибкости, малого веса, теплопроводности, высокой химической стойкости и термостойкости ПВДФ часто используется в качестве изоляции электрических проводов. Практически все узкие провода 30 калибра, используемые в печатных платах и монтажных схемах с обмоткой, изолированы ПВДФ. В этом случае провод обычно называют «проводом Kynar» по его торговой марке.
ПВДФ обладает пьезоэлектрическими свойствами, что делает его пригодным для производства лёгких акустических преобразователей, экономичных тензодатчиков и тактильных датчиков. Этот выдающийся термопластик также используется для
Прокладка ПВДФ
Источник: ptfedf
Благодаря своей стойкости к коррозии и истиранию, ПВДФ используется в нефтехимической промышленности для производства прокладок, а также другого оборудования, например, уплотнителей и подкладок. Он также применяется в энергопотребляющих устройствах, автомобилестроении и военной авиации.
Химическое оборудование
Источник: ptfedf
ПВДФ также используется для изготовления химического оборудования, такого как насосы, клапаны и трубы. Он также используется для изготовления гибких и термоусадочных трубок, используемых в системах подачи высокочистой воды, химических трубопроводах и автомобильных топливопроводах, среди прочего. Кроме того, ПВДФ широко используется в качестве футеровки клапанов и труб.
Биомедицинская наука
В биомедицинской науке ПВДФ используется в качестве искусственной мембраны для иммуноблоттинга, через которую белки переносятся с помощью электричества. Размер пор обычно составляет 0,22 или 0,45 мкм. Благодаря устойчивости ПВДФ к растворителям эти мембраны легко извлекать и использовать повторно для анализа других белков. Мембраны из ПВДФ могут использоваться и в других приложениях в качестве компонента мембранного фильтрующего устройства, обычно в виде дискового или шприцевого фильтра.
Практически все свойства материала ПВДФ (термостойкость, низкое связывание с белками, устойчивость к химической коррозии и т. д.) делают его ценным стерилизующим фильтром при производстве лекарственных препаратов. Он также используется в качестве фильтра для подготовки образцов для аналитических процессов, где даже небольшое количество твердых частиц может повредить чувствительное и дорогостоящее оборудование.
Преобразователи из ПВДФ обладают преимуществом в плане структурной интеграции по сравнению с другими преобразователями, например, пьезокерамическими. Они также более динамично подходят для модальных испытаний, чем полупроводниковые пьезоэлектрические преобразователи.
По этим причинам, а также из-за экономической эффективности, ПВДФ в настоящее время используется и прогнозируется как будущий метод мониторинга состояния конструкций.
ПВДФ против ПТФЭ
ПВДФ и ПТФЭ — два важных промышленных полимерных материала, состоящих из большого количества мономерных звеньев. Они, пожалуй, лучшие полимеры на рынке. Хотя их функции кажутся очень похожими, между ними есть некоторые различия.
В следующих параграфах мы рассмотрим их различия. Для облегчения понимания давайте кратко рассмотрим, что такое ПВДФ, а затем подробно рассмотрим ПТФЭ, прежде чем перейти к различиям между ними.
ПВДФ
ПВДФ — это поливинилиденфторид (Polyvinylidene Fluoride), термопластичный материал с высокой степенью инертности. Он изготавливается путем полимеризации нескольких звеньев мономера, винилидендифторида (ВДФ). ПВДФ обладает выдающимися свойствами, такими как 50% кристалличность, высокая чистота, низкая температура стеклования, высокая стойкость к растворителям, кислотам, углеводородам, сложным эфирам, кетонам, едким веществам и другим химическим веществам. Он также обладает пьезоэлектрическими свойствами, обусловленными механическим удлинением.
Полимеры ПВДФ используются для производства различных видов листов, труб, пленок, пластин и трубопроводных изделий, а также в качестве изоляции для проводов.
Несмотря на все эти превосходные свойства, обработанные детали из ПТФЭ в некоторых областях применения несколько надежнее деталей из ПВДФ.
ПТФЭ
ПТФЭ, обычно называемый «тефлоном», расшифровывается как политетрафторэтилен (Polytetra Fluoroethylene). Он производится в процессе, называемом «свободнорадикальной полимеризацией», который осуществляется путем полимеризации нескольких единиц его мономера, тетрафторэтилена. ПТФЭ обладает выдающимися свойствами, такими как высокая прочность, гибкость и ударная вязкость, а также самосмазывающимися свойствами. Как и ПВДФ, он устойчив к воздействию химикатов и других посторонних веществ.
ПТФЭ считается инертным и полезным полимером для антипригарных покрытий благодаря наличию в его составе связей между углеродом и фтором. ПТФЭ применяется в производстве труб и контейнеров, а также в качестве смазочных материалов для снижения трения.
Различия между ПВДФ и ПТФЭ
Помимо пунктов, указанных в определениях выше, основное различие между ПВДФ и ПТФЭ заключается в том, что ПВДФ имеет меньшую плотность по сравнению с ПТФЭ.
Данная таблица содержит различия между этими двумя важными промышленными полимерами.
Детали из ПВДФ на заказ для ваших задач
Компания Dechengwang предлагает широкий ассортимент деталей из ПВДФ, обладающих превосходными свойствами и эксплуатационными характеристиками, такими как высокая чистота и низкая экстрагируемость, стойкость к ядерному излучению, превосходное сопротивление ползучести, низкая проницаемость, стойкость к химическим веществам и ультрафиолетовому излучению, а также широкий диапазон рабочих температур. Мы изготавливаем детали из ПВДФ на заказ для всех отраслей промышленности и сфер применения, таких как электротехника, здравоохранение, пищевая и химическая промышленность.
Компания Dechengwang отличается выдающимися производственными возможностями, работая с широким спектром материалов, включая ПВДФ, ПТФЭ, ПЭЭК, ПФА и ПТФЭ. Среди других производителей компонентов из ПВДФ и ПТФЭ мы высоко ценимся за поставку других уникальных продуктов, таких как сильфоны, уплотнения, изоляторы, лабораторное оборудование, втулки, седла шаровых клапанов, трубки, стержни, пленки и листы.
Заключение
ПВДФ (Kynar), который можно назвать по его торговому названию, — это стабильный, инертный, 50% кристаллический полимер, который в основном используется для высокочистых, химически стойких и пьезоэлектрических применений. По сравнению с другими полимерами, он весьма предпочтителен, поскольку работает во многих случаях, когда другие уязвимы.
Полимеры ПВДФ обладают множеством свойств, благодаря которым они превосходят аналогичные полимеры, такие как ПВХ и полиэтилен. Однако в некоторых случаях предпочтительны полимеры ПТФЭ, которые также обладают рядом выдающихся свойств.
