?聚偏氟乙烯〔PVDF〕是一種性能很好含氟聚合物,因其優(yōu)秀化學(xué)穩(wěn)固性、機(jī)械強(qiáng)度還有壓電、鐵電特性,被大量用于化工、、能源、建筑行業(yè)。其加工工藝主要分為熔融加工、溶液加工兩大類,具體方法如下:
1. 熔融加工
PVDF 是少數(shù)可熔融加工氟聚合物,熔點(diǎn)約于 170?℃ 左右〔不同牌號略有差異〕。常用熔融成型方式包括:
- 擠出:用于生產(chǎn)管材、管件、閥門、泵體還有板材、薄膜。通過控制分子量調(diào)節(jié)熔體粘度,適應(yīng)不同截面形狀擠出。
- 注塑:生產(chǎn)復(fù)雜形狀零件〔如接頭、外殼、密封件〕。PVDF 熔體于注塑機(jī)中注入模具,冷卻后脫模。
- 壓縮模塑:制備大尺寸板材、塊狀制品或批量容器。將 PVDF 粉末或顆粒放入加熱模具中,加壓成型。
- 熱壓:常用于薄膜或?qū)訅褐破烦尚停浜虾罄m(xù)拉伸、退火工藝以調(diào)節(jié)晶體結(jié)構(gòu)。
2. 溶液加工
當(dāng)要制備薄膜、纖維或多孔膜時(shí),常采用溶液法:
- 溶液澆鑄:將 PVDF 溶解于極性溶劑〔如 DMF、NMP〕,于基底上涂布后蒸發(fā)溶劑形成薄膜??赏ㄟ^后續(xù)熱處理〔熱壓、淬火、退火〕或拉伸優(yōu)化 β 相含量。
- 旋涂:用于制備微米級均勻薄膜,常見于器件。例如將 PVDF?DMF 溶液旋涂于硅片基底上,經(jīng)烘烤去除溶劑。
- 電紡絲:制備納米纖維膜,通過高壓靜電場將 PVDF 溶液拉成纖維,用于過濾、能源收集。
- 溶液吹紡:相比電紡絲更簡單、成本低,適合大規(guī)模生產(chǎn)纖維,但纖維均勻性也許稍差。
3. 后處理、改性
為增強(qiáng) PVDF 壓電性能〔β 相含量〕或其它功能,常對成型制品進(jìn)行后處理:
- 熱處理:包括淬火〔快速冷卻〕、退火〔緩慢冷卻〕、熱壓,可調(diào)整晶體形態(tài)、結(jié)晶度。
- 機(jī)械拉伸:對薄膜或纖維進(jìn)行單向或雙向拉伸,促進(jìn)分子鏈取向,增加 β 相比例。
- 表面處理:如離子體處理、UV 照射,用于改善表面能、粘接性或圖案化。
- 添加劑改性:于加工前加入納米顆粒、導(dǎo)電填料,可調(diào)節(jié)導(dǎo)電性、壓電性或多孔結(jié)構(gòu)。
4. 聚合工藝簡介
PVDF 生產(chǎn)通常通過自由基聚合于水分散體系中進(jìn)行,使用過硫酸鹽作引發(fā)劑,并可加入轉(zhuǎn)移劑〔如 HFA161〕控制分子量。聚合后通過噴霧干燥或凝結(jié)?洗滌?干燥得到粉末或顆粒,再供給后續(xù)熔融或溶液加工。
總結(jié)
PVDF 加工靈活性高,可根據(jù)產(chǎn)品形狀、性能需求選擇熔融成型〔擠出、注塑、壓塑〕或溶液成型〔澆鑄、紡絲、旋涂〕。后續(xù)熱?機(jī)械處理能進(jìn)一步調(diào)控其晶體結(jié)構(gòu),尤其是提升壓電性能。于實(shí)際用途中,需結(jié)合材料牌號、設(shè)備條件、最終用途確定最佳工藝路線。
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