Поливинилиденфторид (PVDF, ПВДФ) материал

Поливинилиденфторид (PVDF, ПВДФ) — полимер, который сегодня становится все популярнее благодаря высоким пьезоэлектрическим свойствам, прочности и химической стойкости. Он настолько популярен, что по популярности использования уступает лишь тефлону. Активно применяется в различных производственных сферах, например, военной, нефтехимической, приборостроительной и другой промышленности. Чаще всего из него изготавливают: контейнеры для кислот и щелочей, гибкие трубы, защитные пленки, мембраны в элементах питания, изоляцию для кабелей.

Содержание

• Особенности производства PVDF
• Свойства материала
• Преимущества ПВДФ
• Что делают из поливинилиденфторида

Емкости из этого материала абсолютно инертны по отношению к самым едким щелочам и концентрированным кислотам. Бочки и баки из поливинилиденфторида не протекают даже при сильном нагреве — до +140°C и выдерживают сильные морозы — до -30°С. Также они не теряют своих свойств под воздействием ультрафиолетового и радиационного излучений.

Особенности производства PVDF

Поливинилиденфторид (ПВДФ, PVDF, фторопласт) — это полукристаллический фторполимер с содержанием фтора 59%. Он высокочистый и термопластичный. Производится путем полимеризации винилиденфторида при воздействии давления и температуры: 300 атм и 150°C, соответственно. В ходе реакции полимер концентрируется в виде суспензии или эмульсии. Полученное сырье перерабатывается и выпускается в виде пленок и листов.

Выделяют гомополимерные и сополимерные марки ПВДФ. Первые состоят из одинаковых по строению мономерных звеньев. Вторые содержат в составе сономеры — хлортрифторэтилен (ХТФЭ) или гексафторопропен (ГФП). Сополимерные марки ПВДФ обладают повышенной гибкостью по сравнению с гомополимерами. Из них изготавливают кабели, трубки и другие изделия, которые должны хорошо гнуться. Кроме того, сополимеры более устойчивы к низким температурам, но при эксплуатации дают незначительную усадку.

Свойства материала

Поливинилиденфторид выпускается в виде листов, порошка или гранулах светлого цвета. В зависимости от марки может иметь различную вязкость и плотность состава. Качественные характеристики материала варьируются с помощью добавок.

Структура

ПВДФ имеет кристаллическую регулярную структуру. Это кристаллизующийся полимер с 50% аморфной фазы. Звенья винилиденфторида в основном соединены друг с другом методом «голова к хвосту» и в незначительном количестве — «голова к голове».

У фторполимера различные варианты построения компонентов, которые именуются α-, β-, γ-, δ-фазами. Связи C–F полярные, и максимум дипольного момента достигается при расположении диполей полимерной молекулы в одном направлении. Это β-фазная структура, благодаря которой материал обладает оптимальными пьезоэлектрическими свойствами. У дипольных моментов α-кристаллитов ориентация в обратном направлении, поэтому поляризация здесь нулевая.

Химическая стойкость

Поливинилиденфторид обладает высокой инертностью ко многим химическим веществам. Он устойчив к органическим и неорганическим средам, в том числе к щелочным. Его структуру не нарушают концентрированные кислоты, галогены, сильные окислители, хлорсодержащие и ароматические растворители, солевые растворы и различные спирты.

При термическом воздействии ПВДФ распадается в растворителях органического происхождения: сложных эфирах и аминах. В таком состоянии материал можно наносить на химическое оборудование и архитектурные детали для защиты от механических воздействий и коррозии.

Электрические и пьезоэлектрические свойства

ПВДФ имеет пьезоэлектрические и пироэлектрические свойства благодаря разной полярности чередующихся групп CH2 и CF2, расположенных вдоль полимерной цепи. Из-за высокой диэлектрической постоянной и повышенного коэффициента рассеяния материал идеально подходит для изоляции кабелей и проводов.

Из фторопласта изготавливают пленки с пьезоэлектрическими и пироэлектрическими свойствами. Для этого ПВДФ в β-фазном структурном состоянии обрабатывают методом экструзии. Пленку с обеих сторон металлизируют и воздействуют на нее высоким напряжением, за счет чего материал поляризуется. В результате получается пленка, которая высвобождает высокое напряжение во время растяжения или сжатия или нагревается почти до температуры плавления.

Характеристики материалов по данным производителей:

Примечание:

(1) – В1- трудновоспламеняющийся;

(2) – V-0 – замедляющий горение;

(3) – натуральный цвет – светло-серый с оттенком желтизны (цвет «старой газеты, выгоревшей на солнце»).

Преимущества ПВДФ

Основные преимущества ПВДФ — повышенная прочность и устойчивость к механическим воздействиям, химическая стойкость, широкий температурный диапазон применения (от -30 °C до +140 °C) и высокая температура размягчения. Материал сохраняет химическое сопротивление даже при сильном нагреве.

Также у материала следующие достоинства:

• Легкость обработки. Из расплава фторопласта производят изделия различной формы методами экструзии, литья под давлением, компрессионного формования и механической обработки. Для переработки ПВДФ не требуется предварительная сушка изделий. Материал легко окрашивается в любые цвета.
• Универсальность. Фторопласт используется в химической промышленности, производстве электрооборудования и в других сферах. Из него делают различные электронные компоненты (оболочки кабелей, связующие для литий-ионных батарей, аккумуляторные сепараторы литий-ионных полимерных систем), детали для видеооборудования, сигнализаций. Кроме того, материал применяется в изготовлении мембран для топливных ячеек, предметов интерьера для самолетов и офисов.
• Чистота состава. В отличие от большинства пластмасс, ПВДФ не содержит УФ- и термостабилизаторов, смазочных веществ, размягчителей и других добавок. Его основное вещество уже обладает необходимыми эксплуатационными характеристиками. Материал экологичный, не выделяет токсичных испарений и подходит для использования в пищевой промышленности. Применяется для транспортировки чистой питьевой воды.
• Негорючесть. Материал плохо горит и медленно плавится. Относится к сложно воспламеняющимся строительным материалам (класс В1) и не нуждается в добавках, замедляющих горение. При плавлении не выделяет много дыма.
• Защита от микроорганизмов. Полимер обладает очень низкой адгезией для микроорганизмов. Поэтому его можно применять для хранения медицинских и пищевых жидкостей.
• Надежность и долговечность изделий. Детали и материалы из поливинилиденфторида устойчивы к механическим повреждениям, трению, воздействию влаги и коррозии. Имеют абразивную стойкость выше, чем у многих полимеров. Выдерживают сильные нагрузки. Обладают высоким сопротивлением старению. Также устойчив к воздействию УФ-лучей и радиации. Изделия из ПВДФ могут прослужить более 50 лет без потери физических и механических свойств.

Кроме того, у фторопластов низкий коэффициент трения, хорошая свариваемость, антифрикционные свойства, гидрофобность (высокая способность к связыванию протеина).Несмотря на высокие характеристики, материал реализуются по доступным ценам благодаря экономичности производства.

Что делают из поливинилиденфторида

У полимера широкая область применения. Его используют в химическом и пищевом производстве, в машиностроении, изготовлении электрооборудования, нефтехимической промышленности, в строительстве и других сферах. Из фторопласта делают изделия с высокими требованиями к гибкости, прочности, термической устойчивости.

Гибкие изделия

Из ПВДФ делают изоляцию для проводов, оболочки кабелей (в том числе высокотемпературных). Материал используется в производстве термоусадочных или гибких труб для питьевой, технической воды и транспортировки различных химических веществ.

Также фторопласты применяет военная авиация для изготовления уплотнителей, футеровок, прокладок и других изделий, обладающих гибкостью и устойчивостью к коррозии.

Медицинские материалы

Из ПВДФ изготавливают хирургические нити, обладающие высокой прочностью на разрыв и устойчивостью к воздействию различных химических веществ. Шовные материалы производятся методом экструзии, могут иметь различный диаметр. Прекрасно справляются с поддержанием тканей без ослабления натяжения. Благодаря экологичности и химической инертности не вызывают аллергическую реакцию.

Пленки и мембраны

Пленки из ПВДФ применяются в изготовлении преобразователей с высокой чувствительностью для различных сфер применения. Материалы очень прочные, гибкие, имеют малый вес. Надежно склеиваются обычными адгезивами, предназначенными для полимеров.

Поливинилиденфторид также используют для производства фильтров, мембран и корпусов фильтрационного и сепарационного оборудования. Химический стойкие и термостойкие мембраны из фторопласта прочные, обладают достаточным размером пор и подходящими характеристиками прерывания.

ПВДФ-мембраны используют в напорных системах обработки сточной и питьевой воды (для микрофильтрации, ультрафильтрации и мембранного биореактора) и в работе мембранных контакторов (для дистилляции, абсорбции и устранения кислотного газа). Также материалы применяют в литий-ионных батареях в качестве сепараторов.

Защитные покрытия

Футеровку ПВДФ используют для защиты ванн, различных емкостей в химической и нефтехимической промышленности. Также фторопластовое покрытие наносят на газоходы, химические шкафы и боксы, фасадные крепления, композитные панели, кровли. Используют в качестве антивандального покрытия для дверей, стен и архитектурных декоративных деталей.

Покрытия из поливинилиденфторид обладают износостойкостью и эластичностью, низкой проницаемостью для многих газов и жидкостей, устойчивостью к коррозии и грибкам. Поверхности, обработанные ПВДФ, дольше сохраняют прочность, цвет и блеск.

Емкости для промышленности

Благодаря химической устойчивости и прочности изделия из ПВДФ идеально подходят для хранения и транспортировки воды, кислот, щелочей и других химических веществ. У резервуаров из фторопласта гладкая внутренняя поверхность, на которой не скапливаются и не задерживаются хранимые вещества, поэтому емкости не нужно часто мыть. Кроме того, материал обладает низкой теплопроводностью, что исключает необходимость в дополнительной теплоизоляции.

Характеристики полимера позволяют использовать его в производстве сорбционных колонн. Такое изделие подойдет для добычи редкоземельных и драгоценных металлов: золота, урана, меди, ванадия и других. Агрегат обладает низкой теплопроводностью и малым весом. У него высокий КПД, за счет широкой пропускной способности и гладкой поверхности — внутри не будут скапливаться сорбаты и продукты выработки металлов.

Также из материала получаются прекрасные химические реакторы. Емкости полностью герметичны, инертны и безопасны. Подходят для реакций с разными химическими жидкостями: кислотами, щелочами, различными агрессивными средами.

Закажите необходимую емкость из ПВДФ на сайте «Новис». Оставьте заявку или напишите в чате — консультант поможет подобрать подходящий вариант.