聚偏氟乙烯〔PVDF〕是一种性能很好含氟聚合物,因其优秀化学稳固性、机械强度还有压电、铁电特性,被大量用于化工、、能源、建筑行业。其加工工艺主要分为熔融加工、溶液加工两大类,具体方法如下:
1. 熔融加工
PVDF 是少数可熔融加工氟聚合物,熔点约于 170 ℃ 左右〔不同牌号略有差异〕。常用熔融成型方式包括:
- 挤出:用于生产管材、管件、阀门、泵体还有板材、薄膜。通过控制分子量调节熔体粘度,适应不同截面形状挤出。
- 注塑:生产复杂形状零件〔如接头、外壳、密封件〕。PVDF 熔体于注塑机中注入模具,冷却后脱模。
- 压缩模塑:制备大尺寸板材、块状制品或批量容器。将 PVDF 粉末或颗粒放入加热模具中,加压成型。
- 热压:常用于薄膜或层压制品成型,配合后续拉伸、退火工艺以调节晶体结构。
2. 溶液加工
当要制备薄膜、纤维或多孔膜时,常采用溶液法:
- 溶液浇铸:将 PVDF 溶解于极性溶剂〔如 DMF、NMP〕,于基底上涂布后蒸发溶剂形成薄膜。可通过后续热处理〔热压、淬火、退火〕或拉伸优化 β 相含量。
- 旋涂:用于制备微米级均匀薄膜,常见于器件。例如将 PVDF‑DMF 溶液旋涂于硅片基底上,经烘烤去除溶剂。
- 电纺丝:制备纳米纤维膜,通过高压静电场将 PVDF 溶液拉成纤维,用于过滤、能源收集。
- 溶液吹纺:相比电纺丝更简单、成本低,适合大规模生产纤维,但纤维均匀性也许稍差。
3. 后处理、改性
为增强 PVDF 压电性能〔β 相含量〕或其它功能,常对成型制品进行后处理:
- 热处理:包括淬火〔快速冷却〕、退火〔缓慢冷却〕、热压,可调整晶体形态、结晶度。
- 机械拉伸:对薄膜或纤维进行单向或双向拉伸,促进分子链取向,增加 β 相比例。
- 表面处理:如离子体处理、UV 照射,用于改善表面能、粘接性或图案化。
- 添加剂改性:于加工前加入纳米颗粒、导电填料,可调节导电性、压电性或多孔结构。
4. 聚合工艺简介
PVDF 生产通常通过自由基聚合于水分散体系中进行,使用过硫酸盐作引发剂,并可加入转移剂〔如 HFA161〕控制分子量。聚合后通过喷雾干燥或凝结‑洗涤‑干燥得到粉末或颗粒,再供给后续熔融或溶液加工。
总结
PVDF 加工灵活性高,可根据产品形状、性能需求选择熔融成型〔挤出、注塑、压塑〕或溶液成型〔浇铸、纺丝、旋涂〕。后续热‑机械处理能进一步调控其晶体结构,尤其是提升压电性能。于实际用途中,需结合材料牌号、设备条件、最终用途确定最佳工艺路线。
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