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工程塑料中PVDF的合成及处理

2021-10-23 12:45:01

工程塑料中PVDF的合成及处理


改性工程塑料中的聚偏二氟乙烯,简称PEDF,是一种高度非反应性热塑性含氟聚合物。其可通过1,1-二氟乙烯的聚合反应合成。溶于二甲基乙酰胺等强极性溶剂。抗老化、耐化学药品、耐气候、耐紫外光辐射等性能优良。可用作工程塑料,用于制密封圈耐腐蚀设备、电容器,也用作涂料、绝缘材料和离子交换膜材料等。工程塑料,工程塑料厂家,改性工程塑料


合成及处理

改性工程塑料

PEDF可以利用气态的偏二氟乙烯单体通过自由基(或受控自由基)聚合过程合成。后续还要进行熔铸或溶液处理(比如溶液浇铸、旋涂或薄膜流延)。同时还要制备朗缪尔-布洛杰特薄膜。基于溶液的处理常用到的溶剂包括二甲基甲酰胺以及丁酮。在水性乳液聚合中,常用含氟表面活性剂,阴离子形式的全氟酸,来作为加工助剂,用于增溶单体。相较于其他含氟聚合物,聚偏二氟乙烯的熔点较低(约177°C),因而较易进行熔化处理。

处理后的材料通常处于不具压电性的α相。为了使其转化为具有压电性的β相,材料通常还要经过拉伸或退火处理。微米级厚度的PVDF薄膜可以不经过这种处理,薄膜与基板间残余的应力足以令其转化为β相。

为了获得压电响应,材料先要在强电场中进行极化。极化电场通常要大于30MV/m。为了获得较大的压电响应,较厚的薄膜(厚度大于100µm)要在极化过程中加热,温度在70-100°C之间。

机械力化学中一种定量脱氟处理可以较为环保地处理PVDF废料。 [3] 

共聚物

PVDF的共聚物也可用于制作压电材料与电致伸缩材料。其中很常用的共聚物是偏二氟乙烯-三氟乙烯共聚物,比例通常约为50:50 wt% 或65:35 wt%(相当于56:44mol%或70:30mol%)。另一种常用的共聚物是偏二氟乙烯-四氟乙烯共聚物。它们通过提高材料的结晶性来改善压电响应。

由于共聚物的结构单元比纯PVDF的极性小,因而上述共聚物通常结晶度也较高。这将导致其压电响应更大:偏二氟乙烯-四氟乙烯共聚物的d33高达−38pC/N,而纯PVDF相应数值为−33pC/N。

三元共聚物

PVDF的三元共聚物可以用于制造机电致应变材料。较为常用的PVDF基三元聚合物包括偏二氟乙烯-三氟乙烯- 三氟氯乙烯共聚物以及偏二氟乙烯-三氟乙烯-氯氟乙烯共聚物。这种基于弛豫铁电体的三元共聚物可以通过向偏二氟乙烯-三氟乙烯聚合物链(本身是铁电体)中随机掺入膨松的三氟氯乙烯来制造。这种随机掺杂的过程会破坏铁电体极性相的长程有序性,从而产生纳米极性畴。当施加电场时,无序的纳米极性畴的构象会变为全反式构象,这会导致材料具有较大的电致应变和室温下较高的的介电常数(~50)。

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