폴리불화비닐리덴

Polyvinylidene fluoride
폴리불화비닐리덴
Polyvinylidenfluorid.svg
이름
IUPAC 이름
폴리(1,1-디플루오로에틸렌)
기타 이름
폴리비닐리덴디플루오르화물, 폴리(불화비닐렌), 카이나르, 하일러, 솔레프, 시게프, 폴리(1,1-디플루오로에탄)
식별자
체비
켐스파이더
  • 없음.
ECHA 정보 카드 100.133.181 Edit this at Wikidata
메쉬 폴리비닐리덴+디옥사이드
특성.
−(C2H2F2)n−
외모 희끗희끗하거나 반투명한 고체
불용해
구조.
2.1 D[2]
관련 화합물
관련 화합물
 PVF, PVC, PTFE
달리 명시되지 않은 한 표준 상태(25°C[77°F], 100kPa)의 재료에 대한 데이터가 제공됩니다.

폴리비닐리덴플루오르화물 또는 폴리비닐리덴디플루오르화물(PVDF)은 비닐리덴디플루오르화물의 중합에 의해 제조되는 고반응 열가소성 플루오르화물 중합체이다.

PVDF는 용제, 산 및 탄화수소에 대한 내성과 더불어 최고의 순도를 필요로 하는 용도에 사용되는 특수 플라스틱입니다.PVDF는 폴리테트라플루오로에틸렌과 같은 다른 불소 중합체에 비해 밀도가 1.78g/cm3 낮다.

파이프 제품, 시트, 튜브, 필름, 플레이트 및 프리미엄 와이어용 절연체의 형태로 제공됩니다.주입, 성형 또는 용접이 가능하며 화학, 반도체, 의료 및 방위 산업 및 리튬 이온 배터리에 일반적으로 사용됩니다.또한 항공 및 항공 우주 분야에서 점점 더 많이 사용되는 가교형 폐쇄 셀 폼 및 이국적인 3D 프린터 필라멘트로도 사용할 수 있습니다.또한 분해 [3]온도 이하에서 FDA를 준수하고 무독성이므로 식품과 반복적으로 접촉할 때도 사용할 수 있습니다.

고운 분말 등급으로 금속용 고급 페인트의 성분입니다.이 PVDF 페인트는 광택과 색 유지력이 매우 우수합니다.그것들은 말레이시아의 Petronas Towers, 대만의 Taipei 101과 같은 세계의 많은 유명한 건물들과 상업용과 주거용 금속 지붕에 사용되고 있다.

PVDF 막은 아미노산에 대한 비특이적 친화력 때문에 단백질의 고정화를 위해 서부 블롯에 사용된다.

PVDF는 슈퍼 캐패시터의 탄소 전극 및 기타 전기화학적 용도로도 사용됩니다.

이름

PVDF는 KF(Kureha), Hylar(Solvay), Kynar(Arkema), Solev(Solevay) 등 다양한 브랜드명으로 판매되고 있습니다.

특성.

1969년 PVDF에서 강한 압전 계수가 관찰되었으며, (순 쌍극자 모멘트를 유도하기 위해 강한 전기장 아래에 놓임) poled 박막의 압전 계수는 다른 [4]폴리머에서 관찰된 것보다 10배 더 컸다.

PVDF는 약 -35°C의g 유리 전이 온도(T)를 가지며 일반적으로 50-60%의 결정성입니다.재료에 압전 특성을 부여하기 위해, 재료는 분자 사슬의 방향을 잡기 위해 기계적으로 늘어난 다음 장력 하에서 폴링됩니다.PVDF는 트랜스(T) 또는 가우체(G) 링크로서의 체인 구성에 따라 알파(TGTG'), 베타(TTTT) 및 감마(TTTTG') 단계의 여러 형태로 존재한다.폴리싱 시 PVDF는 강유전체 폴리머로 효율적인 압전 [5]및 초전 특성을 나타냅니다.이러한 특성은 센서 및 배터리 용도에 유용합니다.PVDF 박막은 일부 최신 열 카메라 센서에 사용됩니다.

지르코네이트 티탄산납(PZT)과 같은 다른 대중적인 압전 재료와 달리 PVDF는 음의33 d 값을 가집니다.이는 물리적으로 동일한 [6]전기장에 노출되었을 때 PVDF가 팽창하는 대신 압축되는 것을 의미합니다.

온도

PVDF 수지는 열 안정성을 테스트하기 위해 고열 실험을 거쳤습니다.PVDF는 302°F(150°C)에서 10년 동안 유지되었으며, 이후 측정 결과 열 또는 산화 분해가[citation needed] 발생하지 않았습니다.PVDF 수지는 최대 707°F(375°C)[7]까지 안정적인 것으로 기록되었습니다.

화학적 호환성

PVDF는 열가소성 재료 간의 내화학성 및 적합성이 향상되었습니다.PVDF는 다음에 [citation needed]대한 우수한/불활성 저항성을 갖는 것으로 간주됩니다.

  • 강한 산, 약한 산,
  • 이온, 소금 용액,
  • 할로겐화 화합물,
  • 탄화수소,
  • 방향제,
  • 지방족 용제
  • 산화제,
  • 약한 기반

화학적 민감도

PVDF는 다른 불소 중합체와 마찬가지로 일반적으로 다음과 같은 화학 계열로 화학적 감도를 보입니다.

  • 강력한 기반, 가성,
  • 에스터,
  • 케톤류[8]

고유 특성 및 저항성

폴리불화비닐리덴은 특정 고초점 응용 분야에서 고유한 저항 특성을 나타냅니다.즉 오존산화반응, 핵방사선, 자외선 손상, 미생물학적 곰팡이 [citation needed]증식이다.이러한 조건에 대한 PVDF의 내성은 열가소성 재료 중에서 상당히 두드러집니다.PVDF의 탄소 및 불소 원소 안정성은 이러한 저항성에 기여하며,[citation needed] 처리 중에 PVDF의 고분자 집적에도 기여합니다.

처리.

PVDF는 프리라디칼(또는 제어라디칼) 중합 프로세스에 의해 플루오르화비닐리덴(VDF) 가스 모노머로부터 합성할 수 있다.그 후 용융 주조 또는 용액의 처리(예: 용액 주조, 스핀 코팅 및 필름 주조)와 같은 프로세스가 뒤따를 수 있습니다.Langmuir-Blodgett 영화도 만들어졌다.용액 기반 가공의 경우 사용되는 대표적인 용제로는 디메틸포름아미드와 휘발성이 높은 부타논이 있다.수성 에멀전 중합에서 불소계활성제인 페르플루오로난산을 가용화 [9]단량체화 처리 보조제로 음이온 형태로 사용한다.다른 불소 고분자에 비해 녹는점이 177°C 정도로 비교적 낮기 때문에 녹는 과정이 쉽습니다.

가공 재료는 일반적으로 비압전 알파 단계에 있습니다.압전 베타상을 얻으려면 재료를 늘리거나 아닐해야 합니다.PVDF 박막의 경우는 예외입니다(마이크로미터 순의 두께).박막과 박막 처리되는 기판 사이의 잔류응력은 베타상을 형성하기에 충분할 정도로 크다.

압전 응답을 얻으려면 먼저 큰 전기장에서 재료를 폴리싱해야 합니다.재료의 폴리싱에는 일반적으로 미터당 30메가볼트(MV/m) 이상의 외부 필드가 필요합니다.두꺼운 필름(일반적으로 100µm 이상)은 압전 반응을 크게 하기 위해 폴리싱 프로세스 중에 가열되어야 합니다.두꺼운 필름은 보통 폴리싱 프로세스 중에 70-100°C로 가열됩니다.

안전한 친환경 PVDF 폐기물 처리를 위해 정량적 불소 제거 프로세스가 기계화학에 [10]의해 설명되었습니다.

적용들

초순수 운반에 사용되는 PVDF 배관

PVDF는 열가소성 플라스틱으로 다른 열가소성 플라스틱, 특히 불소 고분자와 유사한 용도에 사용할 수 있습니다.PVDF 수지를 가열하여 PVDF 파이프, 시트, 코팅, 필름 및 벌크 용기와 같은 성형된 PVDF 제품을 생산하기 위해 압출 및 사출 성형에 사용합니다.PVDF 열가소성 수지의 일반적인 산업 응용 분야는 다음과 같습니다.[8]

  • 화학 처리,
  • 전기, 배터리 및 전자 부품,
  • 건축, 건축,
  • 의료 및 약학,
  • 생물의학 연구,
  • 매우 순수한 애플리케이션,
  • 핵폐기물 처리,
  • 석유화학, 석유, 가스,
  • 음식, 음료 가공,
  • 물, 폐수 관리.

전자제품/전기제품

PVDF는 유연성, 저중량, 낮은 열전도율, 높은 내화학성 및 내열성을 겸비하여 전선 절연재로 흔히 사용됩니다.와이어 랩 회로 조립 및 프린트 회로 기판 재작업에 사용되는 좁은 30 게이지 와이어의 대부분은 PVDF 절연입니다.이 용도에서 와이어는 일반적으로 "Kynar 와이어"로 불리며, 상표명에서는 "Kynar 와이어"라고 부릅니다.

PVDF의 압전 특성은 촉각 센서 어레이, 저렴한 스트레인 게이지 및 경량 오디오 변환기의 제조에 이용됩니다.PVDF로 만들어진 압전 패널은 태양계 [citation needed]바깥의 먼지 밀도를 측정하는 뉴호라이즌스 우주 탐사선의 과학 기구인 베네치아 버니 학생 먼지 계수기에 사용된다.

PVDF는 리튬 이온 [11]배터리용 복합 전극 생산에 사용되는 표준 바인더 재료입니다.N-메틸-2-피롤리돈(NMP)의 PVDF 1~2질량% 용액에 흑연, 실리콘, 주석, LiCoO2, LiMnO24, LiFe 등의 활성 리튬 저장재료를 혼합한다.PO4 및 카본 블랙 또는 카본 나노 파이버와 같은 전도성 첨가제.이 슬러리는 금속 집전 장치에 주조되고 NMP가 증발하여 복합 또는 페이스트 전극을 형성합니다.PVDF는 사용된 전위 범위에 걸쳐 화학적으로 불활성이며 전해질 또는 리튬과 반응하지 않기 때문에 사용됩니다.

바이오메디컬 사이

생물의학에서 PVDF는 인공막(일반적으로 0.22 마이크로미터 또는 0.45 마이크로미터의 모공 크기)으로 면역 블로팅에 사용되며, 단백질은 전기를 사용하여 전달된다(웨스턴 블로팅 참조).PVDF는 용제에 내성이 있기 때문에 이러한 막은 쉽게 벗겨지고 다른 단백질을 보기 위해 재사용될 수 있습니다.PVDF 막은 종종 주사기 필터 또는 휠 필터의 형태로 막 여과 장치의 일부로 다른 생물의학 애플리케이션에서 사용될 수 있다.내열성, 내화학성, 저단백질 결합성 등 이 물질의 다양한 특성은 살균 필터로서의 의약품 제조 및 고성능 액체 크로마토그와 같은 분석 기술을 위한 샘플 제조를 위한 필터로서 생물의학에서 이 물질을 가치 있게 만든다.미립자 물질이 민감하고 값비싼 기기를 손상시킬 수 있는 LPLC(HPLC).

PVDF 변환기는 반도체 피에조 저항 변환기보다 동적으로 더 적합하고 피에조세라믹 변환기보다 구조 통합에 더 적합하다는 장점이 있습니다.이러한 이유로 PVDF 능동형 센서의 사용은 저비용과 [12]준수성으로 인해 미래 구조-건강 모니터링 방법의 개발을 위한 핵심이다.

고온 프로세스 중

PVDF는 PVDF의 저항 특성 및 상한 온도 임계값으로 인해 고온, 고온산, 방사선 환경 애플리케이션에서 배관, 시트 및 내부 코팅으로 사용됩니다.배관으로서 PVDF의 정격은 최대 248°F(120°C)입니다.PVDF 사용의 예로는 원자로 폐기물 처리, 화학 합성 및 생산, (황산, 일반), 에어 플레넘, 보일러 서비스 파이프 등이 있다.

기타 용도

PVDF는 특수 모노필라멘트 낚싯줄에 사용되며 나일론 모노필라멘트의 플루오로카본 대체품으로 판매됩니다.표면이 딱딱하기 때문에 마모나 날카로운 어치에 강합니다.광학적 밀도가 나일론보다 낮아서 날카로운 물고기 눈에는 선이 잘 보이지 않습니다.또한 나일론보다 밀도가 높아 물고기 쪽으로 [13]더 빨리 가라앉는다.

기타 양식

공중합체

인조잔디의 [14]날개에는 공중합체 폴리(불화비닐리덴-코-헥사플루오로프로필렌) 또는 PVDF-HFP를 공동중합체로 사용한다.

PVDF의 공중합체는 압전 및 전기 충격 용도에도 사용됩니다.가장 일반적으로 사용되는 공중합체 중 하나는 P(VDF-트리플루오로에틸렌)이며, 보통 질량 기준 약 50:50과 65:35(약 56:44 및 70:30 몰 분율과 동일)의 비율로 사용할 수 있다.다른 하나는 P(VDF-테트라플루오로에틸렌)이다.재료의 결정성을 향상시킴으로써 압전 반응을 개선합니다.

공중합체의 단위 구조는 순수 PVDF보다 극성이 낮지만 일반적으로 공중합체의 결정성은 훨씬 높습니다.그 결과 압전 응답이 커졌습니다.P33(VDF-TFE)의 d 값은 순수 PVDF의 [16]-33 pC/N에 비해 -38 pC/N만큼[15] 높은 것으로 기록되었습니다.

터폴리머

PVDF의 터폴리머는 전기 기계적으로 유도되는 변형률 측면에서 가장 유망한 것입니다.가장 일반적으로 사용되는 PVDF 기반의 터폴리머는 P(VDF-TrFE-CTFE)와 P(VDF-TrFE-CFE)[17][18]입니다.이완기 기반의 강유전체 터폴리머는 부피가 큰 제3단량체(클로로트리플루오로에틸렌, CTFE)를 P(VDF-TrFE) 공중합체의 폴리머 체인에 랜덤하게 혼입하여 제조된다.P(VDF-TrFE) 공중합체에 CTFE가 무작위로 혼입되면 강유전체 극상의 장거리 순서가 교란되어 나노 극성 도메인이 형성됩니다.전계가 인가되면 무질서한 나노극 도메인은 전치환배열로 바뀌어 큰 전기마찰 변형과 약 [19]50의 높은 상온 유전율이 발생한다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ "poly(vinylene fluoride) (CHEBI:53250)". Retrieved July 14, 2012.
  2. ^ Zhang, Q. M., Bharti, V., Kavarnos, G., Schwartz, M. (Ed.) 및 (2002)"폴리(불화비닐리덴)(PVDF)와 그 공중합체", 스마트 재료 백과사전, 제1권부터 제2권, John Wiley & Sons, 807–825.
  3. ^ "PVDF (Polyvinylidene fluoride, Tecaflon ®, Solef®, Kynar®) Plastics International".
  4. ^ Kawai, Heiji (1969). "The Piezoelectricity of Poly (vinylidene Fluoride)". Japanese Journal of Applied Physics. 8 (7): 975–976. Bibcode:1969JaJAP...8..975K. doi:10.1143/JJAP.8.975.
  5. ^ Lolla, Dinesh; Gorse, Joseph; Kisielowski, Christian; Miao, Jiayuan; Taylor, Philip L.; Chase, George G.; Reneker, Darrell H. (2015-12-17). "Polyvinylidene fluoride molecules in nanofibers, imaged at atomic scale by aberration corrected electron microscopy". Nanoscale. 8 (1): 120–128. Bibcode:2015Nanos...8..120L. doi:10.1039/c5nr01619c. ISSN 2040-3372. PMID 26369731.
  6. ^ Lolla, Dinesh; Lolla, Manideep; Abutaleb, Ahmed; Shin, Hyeon U.; Reneker, Darrell H.; Chase, George G. (2016-08-09). "Fabrication, Polarization of Electrospun Polyvinylidene Fluoride Electret Fibers and Effect on Capturing Nanoscale Solid Aerosols". Materials. 9 (8): 671. Bibcode:2016Mate....9..671L. doi:10.3390/ma9080671. PMC 5510728. PMID 28773798.
  7. ^ "Physical and Mechanical Properties". Arkema, Inc. Innovative Chemistry.
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  9. ^ Prevedouros K., Cousins I. T., Buck R. C., Korzeniowski S. H. (January 2006). "Sources, fate and transport of perfluorocarboxylates". Environ. Sci. Technol. 40 (1): 32–44. Bibcode:2006EnST...40...32P. doi:10.1021/es0512475. PMID 16433330.{{cite journal}}: CS1 maint: 작성자 파라미터 사용(링크)
  10. ^ Zhang, Qiwu; Lu, Jinfeng; Saito, Fumio; Baron, Michel (2001). "Mechanochemical solid-phase reaction between polyvinylidene fluoride and sodium hydroxide" (PDF). Journal of Applied Polymer Science. 81 (9): 2249. doi:10.1002/app.1663.
  11. ^ Ordoñez, J.; Gago, E. J.; Girard, A. (2016-07-01). "Processes and technologies for the recycling and recovery of spent lithium-ion batteries" (PDF). Renewable and Sustainable Energy Reviews. 60: 195–205. doi:10.1016/j.rser.2015.12.363. ISSN 1364-0321.
  12. ^ Guzman, E.; Cugnoni, J.; Gmür, T. (2013). "Survivability of integrated PVDF film sensors to accelerated ageing conditions in aeronautical/aerospace structures". Smart Mater. Struct. 22 (6): 065020. Bibcode:2013SMaS...22f5020G. doi:10.1088/0964-1726/22/6/065020.
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  18. ^ Bao, Hui-Min; Song, Jiao-Fan; Zhang, Juan; Shen, Qun-Dong; Yang, Chang-Zheng; Zhang, Q. M. (3 April 2007). "Phase Transitions and Ferroelectric Relaxor Behavior in P(VDF−TrFE−CFE) Terpolymers". Macromolecules. ACS Publications. 40 (7): 2371–2379. Bibcode:2007MaMol..40.2371B. doi:10.1021/ma062800l.
  19. ^ Ahmed, Saad; Arrojado, Erika; Sigamani, Nirmal; Ounaies, Zoubeida (14 May 2015). Goulbourne, Nakhiah C. (ed.). "Electric field responsive origami structures using electrostriction-based active materials". Proceedings of SPIE: Behavior and Mechanics of Multifunctional Materials and Composites 2015. Behavior and Mechanics of Multifunctional Materials and Composites 2015. Society of Photographic Instrumentation Engineers (SPIE). 9432: 943206. Bibcode:2015SPIE.9432E..06A. doi:10.1117/12.2084785. ISBN 9781628415353. S2CID 120322803.