پلی وینیلیدین فلوئورید چیست؟

در سال‌های اخیر توجه خاصی به پلی وینیلیدین فلوئورید به دلیل خواص پیزوالکتریک بسیار قوی آن به نسبت باقی پلیمرها شده است. این پلیمر به طور گسترده‌ای در صنایع مختلف مانند تجهیزات فرآیندهای شیمیایی، صنایع الکتریک و الکترونیک و صنایع مرتبط با انرژی کاربرد دارد.

PVDF یا PVF۲ یک فلوئورو پلیمر نیمه کریستالی، ترموپلاستیک و دارای خلوص بالاست.

با توجه به دمای سرویس‌دهی بالاتر از oC 150، PVDF خواص خوبی از خود نشان می‌دهد که عبارت‌اند از:

  • مقاومت شیمیایی استثنایی
  • قدرت مکانیکی بالا
  • خواص پیزوالکتریک و پیروالکتریک مطلوب
  • فرآیندپذیری بسیار خوب

قطبیت گروه‌های CH۲ و CF۲ موجود بر روی زنجیره پلیمری باعث عدم انحلال آن و خواص الکتریکی مطلوب شده است. PVDF به روش‌های قالب‌گیری تزریقی مذاب و یا تحت فشار تولید می‌شود. در نهایت معمولا در تجهیزات فرآیندهای شیمیایی مانند پمپ‌ها، شیرآلات، لوله‌ها و اتصالات، سنسورها و محرک‌ها استفاده خواهد شد. این پلیمر در صنایع الکترونیک نیز کاربرد بسیار فراوانی مخصوصا در سیستم‌های هشدار و دستگاه‌های صدا و ویدیو دارد زیرا پخش شعله و تولید دود آن کم است. همچنین در باتری‌ها نقش بایندر کاتدها و آندها را در باتری‌های لیتیومی ایفا می‌کند. به تازگی به دنبال استفاده از آن در محفظه‌های سوخت و تجهیزات داخلی هواپیماها هستند. به دلیل خواص بسیار مطلوب و فرآیندپذیری عالی پلی وینیلیدین فلوئورید بعد از PTFE (تفلون) پرکاربردترین فلوئورو پلیمر می‌باشد.

پلی وینیلیدین فلوئورید از پلیمریزاسیون رادیکالی ۱و۱- دی فلوئورواتیلن تحت شرایط دمایی ۱۰ تا ۱۵۰ درجه سانتیگراد و فشار ۱۰ تا ۳۰۰ اتمسفر در حالت امولسیون یا سوسپانسیون تهیه می‌گردد. در نهایت PVDF به حالت فیلم یا ورقه در آمده و عرضه می‌شود.

به جهت بهبود خواص PVDF مانند انعطاف پذیری و میزان انقباض و پایداری حرارتی، از کوپلیمرهای آن با هگزا فلوئورو پروپن و کلرو تری فلوئورو اتیلن استفاده می‌کنند. این کوپلیمرها برای سیم‌ها، کابل‌ها و لوله‌ها که نیاز به انعطاف پذیری هستند بسیار مناسب‌اند.

 

خواص پلی وینیلیدین فلوئورید

PVDF یک پلیمر نیمه کریستالی با مقدار تقریباً ۵۰% حالت آمورف است. ساختار آن بیشتر به صورت اتصالات سر به ته واحدهای VDF می‌باشد. این پلیمر به طور کلی در ۴ ساختار ممکن  α، β،  γو δ در واقعیت وجود دارد.

 

 

این پلیمر کم‌ترین نقطه‌ی ذوب در میان فلوئورو ترموپلاستیک‌ها و بالاترین دمای شکست حرارتی را دارد. بلورینگی بالا و خواص کشش سطحی آن باعث نفوذپذیری بسیار کم آن نسبت به گازها و مایعات در مقایسه با باقی فلوئورو پلیمرها شده است.

قدرت ضربه PVDF در مقایسه با پلیمرهای با مدول کششی یکسان، کمتر بوده و برای افزایش آن و افزایش میزان کشیدگی از کوپلیمرهای آن استفاده می‌شود. در زمان قرارگیری در برابر شعله، کاملا غیر اشتعال پذیر بوده و چکه نمی‌کند. PVDF یک پلیمر خودخاموش شونده بوده و مقاومت بالایی در برابر اشعه فرابنفش دارد.

با حرارت‌دهی می‌توان PVDF را در حلال‌هایی مانند استرها و آمین‌ها حل کرد و از آن در پوشش‌های مقاوم به خوردگی در پنل‌های معماری و تجهیزات فرآیندهای شیمیایی استفاده کرد. این قطعات مقاومت خوبی نسبت به اسیدهای آلی و معدنی، هیدروکربن‌های آلیفاتیک و آروماتیک، الکل‌ها و حلال‌های هالوژنه از خود نشان می‌دهند.

 

مشخصات شیمیایی PVDF

فرمول شیمیایی

(C۲H۲F۲)n

نام IUPAC

Poly(1,1-difluoroethylene)

نام‌های دیگر

Polyvinylidene difluoride; poly(vinylene fluoride); Kynar; Hylar; Solef; Sygef; poly(1,1-difluoroethane)

چگالی (g/cm۳)

۱.۷۸

ظاهرجامد شفاف بیرنگ یا متمایل به سفید
حلالیتنامحلول
دمای ذوب (oC)

۱۶۶-۱۷۰

دمای انتقال شیشه‌ای Tg (oC)

-۳۸

دمای سرویس‌دهی (oC)

۲۰۰ – ۳۰۰

ضریب شکست

۱.۴۲

قدرت کششی (MPa)

۳۶-۵۶

مدول کششی  (MPa)

۱۳۴۰ – ۲۰۰۰

ضریب انبساط حرارتی (/oC)

۴-۱۰

میزان کشیدگی (%) Elongation

۲۵ – ۵۰۰

قدرت دی‌الکتریک (MV/m)

۲۶۰ – ۹۵۰

ثابت دی‌الکتریک

۷.۵ – ۱۳.۲

کاربردهای PVDF

صنایع مصرف انرژی، اتومبیل، هواپیماهای نظامی و صنایع پتروشیمی نیازمند درزگیرها، واشر‌ها و آسترهای بر پایه وینیلیدین فلوئورید که مقاوم به خوردگی هستند، می‌باشند. همچنین در ساخت سیم‌های عایق، کابل‌های هواپیماها و صنایع الکترونیکی، سیستم‌های کنترل انرژی و سیم‌های مورد استفاده در دمای بالا استفاده می‌شود. لوله‌های منعطف و قابل انقباض با دما ساخته شده از PVDF در سیستم های آبی، لوله‌های مواد شیمیایی، لوله‌های سوخت اتومبیل‌ها و … کاربرد دارند.

فیلم‌های پیزوالکتریک مبدل‌های بسیار حساسی هستند که قوی، سبک و منعطف بوده که می‌توانند در طراحی دلخواه ذوب و قالب‌گیری شده و با چشب‌های مختلف ترکیب شوند. این پلیمر در فیلتراسیون و تجهیزات جداسازی، سنسورهای پیروالکتریک و سنسورهای پروفایل اشعه لیزر و به عنوان جداکننده در باتری‌های لیتیومی نیز استفاده می‌شود.

Click to rate this post!
[Total: ۰ Average: ۰]