聚偏二氟乙烯（PVDF）是一種高度非反應性的熱塑性含氟聚合物。它可以通過偏二氟乙烯的聚合來合成。 PVDF有多種商品名，如KF，Hylar，Kynar和Solef。

介紹
聚偏二氟乙烯（PVDF）是一種高度非反應性的熱塑性含氟聚合物。它可以通過偏二氟乙烯的聚合來合成。 PVDF有多種商品名，如KF，Hylar，Kynar和Solef。
PVDF主要用于純度極高且需要溶劑和酸堿腐蝕的應用中。 PVDF的密度（1.78 g / cm）低于其他含氟聚合物，如聚四氟乙烯。
PVDF可用于生產管材，片材，薄膜，基材和電纜的絕緣皮。同時，它也可以注塑或焊接，廣泛用于化學，半導體，制藥和國防工業，例如，它可以用于制造鋰離子電池。此外，它還可以制成交聯的閉孔泡沫，其越來越多地用于航空航天應用中。
細粉級PVDF，如KYNAR 500 PVDF和HYLAR 5000 PVDF，可用于制造高端金屬涂層。該涂料具有非常高的光澤度和顏色穩定性。這種涂料可以在世界各地的許多著名建筑中找到，例如馬來西亞的雙子塔和臺灣的臺北101。這種涂層也可用于商業建筑以及家庭的金屬屋頂。
由于PVDF薄膜對氨基酸的非特異性親和力，它可用于在蛋白質印跡分析中固定蛋白質。
性質
1969年，研究人員發現PVDF具有很強的壓電效應：薄膜的極化系數（即強電場產生的凈電偶極矩）為6-7 pC / N，相當于在那時。該值大10倍。
PVDF的玻璃化轉變溫度（Tg）約為-35℃，結晶度通常為50-60％。為了賦予材料壓電性能，通常在分子鏈的方向上機械拉伸材料，然后在張力下極化。 PVDF具有多種固相：α相（TGTG'），β相（TTTT）和γ相（TTTGTTTG'）。這些階段之間的差異在于分子鏈是順式（T）還是反式（G）。 PVDF在極化后成為鐵電聚合物，具有良好的壓電性和熱電性。這些特性使其可用于生產傳感器和電池。例如，一些新的熱圖相機的傳感器使用PVDF膜。
與其他一些壓電材料（如PZT）不同，PVDF的d33值為負。從物理角度來看，這意味著當其他材料在電場中膨脹時PVDF會收縮，反之亦然。
合成和后續處理
PVDF可以通過使用氣態偏二氟乙烯單體的自由基（或受控自由基）聚合方法合成。隨后的鑄造或溶液處理（例如溶液澆鑄，旋涂或薄膜澆鑄）。同時，準備了Langmuir-Blodget膠片。通常用于基于溶液的處理的溶劑包括二甲基甲酰胺和丁酮。在水乳液聚合中，含氟表面活性劑和陰離子形式的全氟酸通常用作加工助劑以溶解單體。與其他含氟聚合物相比，聚偏二氟乙烯乙烯具有相對低的熔點（約177℃），因此更容易熔化。
經處理的材料通常處于非壓電的α相。為了將其轉化為壓電相β，通常對材料進行拉伸或退火。微米厚度的PVDF薄膜可以不進行處理，薄膜和基材之間的殘余應力足以將其轉化為β相。
為了獲得壓電響應，首先在強電場中對材料進行極化。極化電場通常大于30MV / m。為了獲得大的壓電響應，在偏振過程期間在70和100℃之間的溫度下加熱較厚的膜（厚度大于100μm）。
機械化學中的定量脫氟處理可以更環保地處理PVDF廢物。
共聚物
PVDF的共聚物也可用于制造壓電材料和電致伸縮材料。最常用的共聚物是偏二氟乙烯 - 三氟乙烯共聚物，通常比例為約50：50wt％或65:35wt％（相當于56：44mol％或70:30mol％）。另一種常用的共聚物是偏二氟乙烯 - 四氟乙烯共聚物。它們通過增加材料的結晶度來改善壓電響應。
由于共聚物的結構單元的極性小于純PVDF，因此上述共聚物通常具有高結晶度。這將導致更大的壓電響應：偏二氟乙烯 - 四氟乙烯共聚物的d33高達-38pC / N，純PVDF的相應值為-33pC / N.
三元共聚物
PVDF的三元共聚物可用于制造耐機電應變的材料。更常用的PVDF基三元共聚物包括偏二氟乙烯 - 三氟乙烯 - 三氟氯乙烯共聚物和偏二氟乙烯 - 三氟乙烯 - 氯氟乙烯共聚物。松弛鐵電基三元共聚物它可以通過將大體積的三氟氯乙烯隨機摻入偏二氟乙烯 - 三氟乙烯聚合物鏈（其本身是鐵電體）中來制備。該隨機摻雜過程破壞了鐵電極性相的長程有序，產生了納米極性疇。當施加電場時，無序納米極域的構象變為全反式構象，這導致材料在室溫下具有大的電致伸縮應變和更高的介電常數（~50）。
應用
由于PVDF具有彈性，重量輕，導熱系數低，耐化學性和耐熱性等優良特性，因此常用于制造電線絕緣護套。細30線，通常用于繞組電路，PVDF絕緣，通常用于印刷電路板。具有PVDF絕緣的電纜通常被稱為商品名為PVDF的“Kynar線”。
由于其壓電特性，PVDF通常用于觸覺傳感器陣列，廉價應變儀和輕質音頻換能器的生產。
PVDF也是鋰電池復合電極的標準粘合劑：PVDF和溶解在N-甲基-2-吡咯烷酮（NMP）中的石墨，硅，錫，LiCoO2，LiMn2O4或LiFePO4的活性，比重為1-2％。將鋰儲存材料和諸如炭黑或碳納米纖維的導電添加劑混合，然后將漿料澆鑄在金屬集電器上并蒸發NMP以形成復合電極或糊狀電極。在這種情況下可以使用PVDF，因為它在電池的充電和放電的潛在范圍內是化學惰性的，并且不與電解質或鋰反應。
在生物醫學領域，PVDF薄膜通常用于免疫印跡，其中蛋白質被電泳。由于PVDF的耐溶劑性，測試中使用的薄膜可以很容易地剝離并重新用于檢測其他蛋白質。 PVDF薄膜也可用于制造注射器或滾輪膜過濾裝置。該材料的耐熱性，耐化學性和低蛋白質組合特性使其成為藥物制備的無菌過濾器，可用作HPLC和其他分析方法的樣品制備過濾器。這些樣品中的少量顆粒物質損壞了設備。
PVDF還可用于制造專業的單絲釣魚線，以取代傳統的尼龍單絲。它的表面堅硬，更耐魚尖齒的磨損，其光密度低于尼龍，使釣魚線不易受到魚眼的傷害。同時，它的密度大于尼龍，因此釣魚線可以更快地沉入魚中。
與半導體壓阻式傳感器相比，PVDF傳感器更適用于動態模態測試，并且在結構集成方面具有優于壓電陶瓷換能器的某些優點。由于成本較低且兼容性較高，使用PVDF的有源傳感器對于未來的結構健康監測非常重要。

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