聚偏氟乙烯〔PVDF〕作为一种性能很好氟聚合物,具有优良热塑性、化学稳固性,可通过许多成熟工艺进行加工成型。其主要加工方法可分为以下几类:
1. 熔融加工法
这是PVDF最常规加工方式,利用其热塑性,于熔融状态下成型。
挤出:是生产管材、板材、棒材、电线电缆护套及薄膜主要方法。PVDF熔体通过挤出机口模成型,随后冷却固化。
注塑成型:适用于生产形状复杂、尺寸精密零件,如泵阀部件、管道接头、外壳。
压缩模塑:常用于生产大体积容器或坯料。
2. 溶液加工法
该方法将PVDF溶解于特定溶剂〔如DMF、NMP〕中,通过溶液状态成膜。
溶液浇铸:将PVDF溶液流延于基板上,待溶剂挥发后形成均质薄膜。这是实验室、工业上制备薄膜常用方法。
旋涂:将溶液滴于高速旋转基片上,利用离心力形成超薄、均匀涂层,大量用途于微行业。
3. 纤维成型工艺
主要用于制备微纳米纤维,适用于过滤、组织工程、能量收集行业。
静电纺丝:于高压电场下,使PVDF溶液或熔体形成射流,固化成超细纤维。此法能很好诱导PVDF引发压电β相,但设备较复杂。
溶液吹纺:一种更简单、成本更低替代技术,通过高速气流将溶液吹成纤维,易于扩大生产。
4. 后处理、改性工艺
这些工艺常、上述基础方法结合,以优化材料最终性能〔如结晶形态、压电性〕。
热压、淬火:通过热压成型后快速冷却〔淬火〕,有助于获得所需晶体结构。
拉伸:对薄膜进行单向或双向拉伸,是诱导PVDF从α相转变为压电β相关键手段。
退火:于特定温度下热处理,可以消除内应力、增强结晶度。
5. 其他及前沿加工技术
3D打印:适用于生产复杂几何形状定制化PVDF部件。
微流体加工:用于制备具有微结构智能聚合物器件。
总结:PVDF加工工艺选择高度依赖于最终产品形态、性能要求。工业上大量采用挤出、注塑来生产结构性部件;而制备功能性薄膜、涂层或纤维时,则更多使用溶液浇铸、旋涂、静电纺丝方法,并结合拉伸、极化后处理工艺来调控其功能性〔如压电、铁电性能〕。其优良加工适应性是其得以于化工、、新能源、生物医学多个行业大量用途很大原因。
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