Поливинлиденфторид (ПВДФ)
Поливинлиденфторид (ПВДФ) имеет следующую формулу:
Структура поливинлиденфторида (ПВДФ)
ПВДФ - кристаллический полимер белого цвета. Для технических целей применяют ПВДФ молекулярной массы выше 100 000.
При атмосферном давлении существуют два типа молекулярных цепей ПВДФ, которым соответствуют две формы кристаллов альфа и бэта-формы кристаллов ― соответственно цис- и транс- изомеры. Переход из альфа в бэта происходит при растяжении полимера, поэтому в бэта-форме кристаллы ПВДФ находятся только в ориентированном состоянии; при высокотемпературном отжиге ориентированных образцов происходит бэта-альфа переход. При кристаллизации ПВДФ под давлением 300 МН/м2 (3 000 кгс/см 2) и температуре Т >280 °С образуется третья кристаллическая фаза (гамма-форма) с температурой плавления 185 °С, что выше, чем у альфа и бэта-форм, на ~25 °С.
ПВДФ растворяется в диметилсульфоксиде, диметилацетамиде, диметилформамиде, кетонах и эфирах.ПВДФ растворяется в диметилсульфоксиде, диметилацетамиде, диметилформамиде, кетонах и эфирах.
ПВДФ - окрашивающийся в различные цвета самозатухающий материал; обладает высокой механической прочностью, износо- и атмосферостойкостью, устойчивостью к радиоактивному и особенно УФ-излучению, действию минеральных кислот (за исключением дымящей серной кислоты), щелочей, галогенов и углеводородов.
Cвойства поливинлиденфторида (ПВДФ)
Некоторые физико-механические свойства ПВДФ:
Плотность при 25 °С, г/см3 |
1,76 |
|
Температура, °С |
плавления |
171 - 180 |
кристаллизации |
141 - 151 |
|
стеклования |
-40 |
|
Интервал температур эксплуатации, °С |
от -70 до +150 |
|
Теплостойкость по Вика, °С |
166 |
|
Водопоглощение за 24 часа, % |
0,04 |
|
Прочность МН/м2 (кгс/см2) |
при растяжении |
50 (500) |
при сжатии |
70 (700) |
|
Относительное удлинение, % |
30 - 300 |
|
Степень кристалличности, % |
60 - 80 |
ПВДФ не изменяется при нагревании до ~150 °С в течение более года, при 340 °С деструктируется с отщеплением HF и образованием двойных связей, после потери массы ~70 % стабилизируется, что обусловлено образованием сопряженных двойных связей. Вязкость расплавов полимера различных молекулярных масс при 240 °С и постоянной нагрузке повышается непрерывно.
Получение поливинлиденфторида (ПВДФ)
ПВДФ получают полимеризацией винилиденфторида в присутствии инициаторов радикального типа в водной среде, органических растворителях или в блоке при температурах 0 - 250 °С и давлении 2,5 - 100 МН/м2 (25 - 1000 кгс/см2). Для получения стабильных латексов в качестве диспергирующих агентов используют эмульгаторы - перхлорбензойные или перхлорфталевые кислоты. ПВДФ можно получить полимеризацией винилиденфторида под действием гамма-излучения в жидкой и газовой фазах или в присутствии ионных катализаторов (типа каталитической системы Циглера). Более полная информация по технологии производства здесь.
ПВДФ выпускают в виде гранул или порошка. В США ПВДФ производят под торговыми марками «кайнар», различающимися по молекулярной массе (250 000 - 750 000); в Японии - под торговой маркой «KF - полимер»; в России - под маркой «Фторлон - 2».
Переработка поливинлиденфторида (ПВДФ)
ПВДФ - термопластичный полимер. Перерабатывают его при 190 - 270 °С экструзией и литьем под давлением на стандартных машинах. Полимер можно также прессовать на обычных прессах под давлением 14 МН/м2 (140 кгс/см2). Методом экструзии из ПВДФ формуют стержни, трубы, пленки, листовой материал, профилированные изделия и покрытия для проводов. Из-за большой скорости и высокой температуры кристаллизации изделия из полимера характеризуются высокой стабильностью размеров.
Применение поливинлиденфторида (ПВДФ)
Формованные изделия из ПВДФ легко подвергаются механической обработке. Из порошка и гранул ПВДФ изготавливают коррозионно-стойкие трубы, шланги, емкости, электрическую изоляцию для проводов, а также формуют достаточно прочные волокна. Растворы и дисперсии используют для производства прозрачных или просвечивающих пленок. Пленки из ПВДФ сульфируют, стерилизуют, сваривают; их используют для защиты высокочувствительных приборов в ракетных установках, в качестве упаковочного материала, для получения слоистых материалов с металлами, деревом, пластмассами и др. Из композиций ПВДФ с разными наполнителями изготовляют подшипники.
ПВДФ применяют в химической, пищевой, электротехнической промышленности, в строительном деле, а также в качестве упаковочной тары для медицинских инструментов, фармацевтических препаратов и др.
Большое практическое значение имеют каучукоподобные сополимеры винилиденфторида с трифторхлорэтиленом и с гексафторпропиленом, которые обладают высокой тепло- и химстойкостью, а из-за значительного межмолекулярного взаимодействия - более высокой, чем у других синтетических каучуков, жесткостью. Резины из фторсодержащих каучуков стойки к действию озона, солнечного света и других атмосферных факторов, а также микроорганизмов. Они превосходят все резины других синтетических каучуков по стойкости к топливам, растворителям, сильным окислителям. Поэтому основная область их применения - антикоррозионная защита аппаратуры и деталей, находящихся в контакте с агрессивными средами. Их также используют при получении прорезиненных тканей, применяемых для изготовления огнезащитной одежды; материалов для изоляции проводов и кабелей, губчатой резины, обладающей высокой электрической прочностью и широким интервалом температур эксплуатации.