Лист ПВДФ (поливинилиденфторид) представляет собой лист высокоэффективного полимера, изготовленный в основном из смолы ПВДФ методом экструзионного или компрессионного формования. ПВДФ является членом семейства фторполимеров, основная цепь которого состоит из чередующихся связей углерод-углерод (CC) и углерод-фтор (CF). Эта структура наделяет листы ПВДФ чрезвычайно стабильными химическими и физическими свойствами.
Ⅰ. Основные компоненты и классификация
Базовая смола: чистая смола ПВДФ (например, AHD PVDF, Solvay Kynar, Arkema Kynar) или армированные листы ПВДФ с добавлением модификаторов (например, углеродного волокна, стекловолокна, графита и т. д.).
Классификация: В зависимости от характеристик он подразделяется на класс общего назначения (баланс коррозионной стойкости и механических свойств), класс высокой чистоты (осаждение с низким содержанием ионов, используется в полупроводниках/медицине), износостойкий класс (повышенная износостойкость) и огнестойкий класс (с добавлением антипиренов) и т. д.
Влияние производственного процесса на производительность
Экструзионное формование: высокотемпературная экструзия расплава (200–250 ℃) с последующим охлаждением и формованием для производства листов. Толщина обычно составляет 0,5–50 мм, что подходит для массового производства. Листы имеют хорошую однородность, но точность толщины несколько ниже.
Компрессионное формование: гранулы ПВДФ предварительно прессуются в заготовки и спекаются при высокой температуре и давлении (250 ℃, 10 ~ 20 МПа). Толщина составляет 0,1–20 мм, более высокая плотность, подходит для высокоточных компонентов с высокой плотностью (таких как уплотнения и футеровки реактора).
II. Основные преимущества листа ПВДФ
Листы ПВДФ обладают преимуществами, обусловленными их уникальной молекулярной структурой, что делает их особенно подходящими для высококоррозионных, высокотемпературных и высокочистых промышленных сред. Конкретно:
1. Экстремальная стойкость к химической коррозии.
Широкий диапазон устойчивости к средам: практически нерастворим во всех неорганических кислотах (соляная кислота, серная кислота, азотная кислота, царская водка), органических кислотах (уксусная кислота, щавелевая кислота), щелочах (гидроксид натрия, гидроксид калия), растворах солей (хлорид натрия, хлорид железа), углеводородах (бензин, дизельное топливо), галогенах (хлор, бром) и т. д.
Широкий диапазон температурной коррозии: выдерживает 100% концентрацию сильных кислот и щелочей при комнатной температуре; выдерживает 98% концентрированную серную кислоту и дымящую азотную кислоту при температуре ниже 80℃; лишь медленно набухает в высококонцентрированных высокополярных растворителях (таких как диметилформамид (ДМФ), >80℃) или высокотемпературных сильных окислителях (таких как концентрированная азотная кислота >150℃).
Сравнительные преимущества: Превосходит ПП (полипропилен, не устойчив к концентрированной азотной кислоте выше 60 ℃) и ПВХ (поливинилхлорид, не устойчив к концентрированной серной кислоте), близок к ПТФЭ (политетрафторэтилену), но имеет стоимость всего от 1/3 до 1/2 стоимости ПТФЭ.
2. Выдающаяся устойчивость к высоким температурам.
Длительная рабочая температура: от -40℃ до 140℃ (обычная марка), некоторые модифицированные марки могут достигать 170℃ (например, Solvay Kynar 740).
Кратковременный предел температуры: 150 ℃ (разлагается при температуре выше 220 ℃).
Температура теплового искажения: 150 ~ 170 ℃ (при нагрузке 1,8 МПа), превосходит листы из ПП и ПВХ, подходят для использования в качестве структурных компонентов в высокотемпературных реакторах и теплообменниках.
3. Отличные механические свойства.
Высокая прочность: прочность на растяжение 40–50 МПа, прочность на изгиб 80–100 МПа, превосходное сопротивление ползучести.
Высокая прочность: удлинение при разрыве 200–400 % (чистый ПВДФ), выше, чем у ПТФЭ, сохраняет пластичность даже при низких температурах (ударная вязкость с надрезом > 50 кДж/м²).
Усталостная устойчивость: длительный срок службы даже при циклических нагрузках (например, при вращении крыльчатки насоса, вибрации трубопровода).
4. Превосходная устойчивость к атмосферным воздействиям и устойчивость к старению.
Устойчивость к УФ-излучению: фторсодержащая структура поглощает энергию УФ-излучения и преобразует ее в безвредное тепло, что обеспечивает длительный срок службы на открытом воздухе, низкий индекс пожелтения и сохранение механических свойств >90%.
5. Низкая гигроскопичность и высокая стабильность размеров.
Водопоглощение: <0,04% (24-часовое погружение, 23 ℃), немного выше, чем у полипропиленового листа, но намного ниже, чем у нейлона.
Стабильность размеров: Низкий коэффициент линейного расширения из-за изменений температуры (-40℃~150℃), близкий к коэффициенту металлов, что приводит к минимальным изменениям в зазорах в прецизионном оборудовании (например, в полупроводниковых трубопроводах для чистой воды).
6. Безопасный, нетоксичный и высокой чистоты.
Нетоксично: сертифицировано FDA, не содержит выщелачивания тяжелых металлов (свинца, кадмия) или галогенов (кроме фторида), подходит для применений, контактирующих с пищевыми продуктами (футеровка труб машин для розлива напитков) и фармацевтических систем очистки воды.
Укладка с низким содержанием ионов: плиты из ПВДФ высокой чистоты имеют общее содержание ионов металлов <1 ppm, что соответствует стандартам биосовместимости и подходит для использования в компонентах поддержки трубопроводов фармацевтической воды для инъекций (WFI).
7. Электрическая изоляция и устойчивость к коронному разряду.
Диэлектрическая проницаемость: 8~10 (1 кГц), объемное сопротивление >10¹⁶Ом·см, напряженность поля пробоя >60 кВ/мм, подходит в качестве изоляции для высоковольтных кабелей и перегородок для электронных компонентов.
Устойчивость к коронному разряду: после 100 часов непрерывного разряда в электрическом поле высокого напряжения (10 кВ/мм) на поверхности не наблюдается следов карбонизации.
Устойчивость к озону и окислению: после 1000 часов старения в среде с концентрацией озона 100 ppm и температурой 80 ℃ сохранение прочности на разрыв > 85%, без образования трещин.
Листы PVDF, кто-то назвал их листами Kynar.
III. Недостатки пластикового листа ПВДФ
1. Высокая стоимость
Стоимость сырья: смола ПВДФ дорогая, ее стоимость в 4-6 раз выше, чем смолы ПП, что приводит к значительно более высокой цене готовых листов по сравнению с листами ПП (полипропиленовыми листами).
Стоимость обработки: требуется специальный экструдер (с устойчивостью к температуре выше 250 ℃) или формовочное оборудование, потребляющее больше энергии, чем ПП.
2. Строгие требования к контролю температуры.
Легко разлагается: ПВДФ быстро разлагается при температуре выше 260℃, выделяя токсичный газ HF (фтороводород). Необходим строгий контроль температуры экструзии/формования (200–250 ℃), а оборудование должно быть оснащено системой сбора высокочастотного газа.
Низкая прочность расплава: вязкость расплава ПВДФ значительно снижается с увеличением скорости сдвига (псевдопластичная жидкость), что приводит к шероховатости поверхности во время экструзии. Требуется оптимизированная конструкция шнека или добавление вспомогательных средств.
3. Низкая твердость поверхности.
Твердость по Роквеллу: R110-115 (чистый ПВДФ), ниже, чем у листа ПП (полипропиленовые пластиковые листы). Поверхность легко царапается острыми предметами (например, ударами инструментов), причем царапины достигают глубины 0,1–0,5 мм, что влияет на качество герметизации.
IV. Краткое содержание
ПВДФ-пластины являются «королем производительности в экстремальных условиях» и имеют основные преимущества, включая стойкость к химической коррозии, высоким температурам, высокой чистоте и устойчивости к атмосферным воздействиям, что делает их подходящими для требовательных применений, таких как химическое машиностроение, производство полупроводников, фотоэлектрические элементы и защита окружающей среды. Однако их недостатки заключаются в высокой стоимости, сложности обработки и необходимости учитывать конкретные условия эксплуатации при выборе модели. Если применение связано с сильной коррозией или высокими температурами, ПВДФ предлагает лучшее соотношение цены и качества; если требуется только общая стойкость к коррозии (например, для водопроводных труб), пластины из ПП или ПВХ более экономичны. В практическом применении эти недостатки можно устранить за счет модификации (например, повышения износостойкости или ужесточения) или процессов создания композитов, чтобы максимизировать ценность материала.
Ⅴ. Часто задаваемые вопросы о листе ПВДФ ( лист из поливинилиденфторида)
В1: Как выбрать марку листа ПВДФ для промышленного применения? Каковы основные различия между разными классами?
Ответ: Листы ПВДФ обычно подразделяются на марки общего назначения, высокой чистоты, износостойкости и устойчивости к высоким температурам в зависимости от характеристик. Выбор должен основываться на конкретных условиях эксплуатации:
Марка общего назначения (например, AHD PVDF и Solvay Kynar 720): балансирует коррозионную стойкость и механические свойства, подходит для футеровки традиционных химических трубопроводов и перегородок резервуаров.
Степень высокой чистоты (например, Arkema Kynar HSV): низкое осаждение ионов (ионы металлов <1 ppm), высокая чистота, используется для доставки сверхчистых полупроводниковых реагентов и облицовки фармацевтического оборудования, отвечающего требованиям GMP.
Износостойкая марка (армированная углеродным/стекловолокном): износостойкость увеличена в 3-5 раз, подходит для трубопроводов транспортировки шлама, содержащих твердые частицы, и рабочих колес насосов.
Устойчивый к высоким температурам сорт (модифицированный состав): долговременная рабочая температура увеличена до 170 ℃ (по сравнению со 150 ℃ для стандартного сорта), используется для смотровых окон высокотемпературного реактора и перегородок теплообменника.
Основные критерии выбора: Определить коррозионную активность среды (значение pH, температура), механическое воздействие (статическая/динамическая нагрузка) и уровень гигиены (контактирует ли она с пищевыми продуктами/фармацевтическими препаратами).
Вопрос 2: Можно ли использовать плиты из ПВДФ в течение длительного времени в средах с сильной кислотой (например, 98% концентрированной серной кислотой)? Какова их продолжительность жизни?
О: Да, но необходимо учитывать ограничения по температуре и концентрации:
Комнатная температура (≤60 ℃): ПВДФ обладает превосходной устойчивостью к сильным окисляющим кислотам, таким как 98% концентрированная серная кислота, концентрированная азотная кислота и царская водка, со сроком службы более 10 лет (без механических повреждений).
Высокая температура (>80 ℃): Длительный контакт с концентрированной серной кислотой ускорит медленный гидролиз связей CF. Вместо этого рекомендуется использовать ПТФЭ. Если необходимо использовать ПВДФ, следует уменьшить концентрацию (например, разбавить до 70%) или сократить цикл замены (приблизительно 3-5 лет).
Вопрос 3. Какие проблемы возникают при соединении (например, сварке) панелей ПВДФ? Как их можно избежать?
Ответ: Общие проблемы и решения:
Неполные/отсутствующие сварные швы: вызвано загрязнением поверхности (маслом, пылью) или недостаточной температурой сварки (<250 ℃). Очистите свариваемые поверхности ацетоном. Контролируйте температуру сварки горячим воздухом на уровне 280–300 ℃, обеспечивая одновременное плавление сварочного стержня и основного материала.
Растрескивание под напряжением: вызвано слишком быстрым охлаждением после сварки (например, прямой промывкой холодной водой). Рекомендуется естественное охлаждение или воздушное охлаждение при температуре ≤50℃. Для более толстых панелей (> 10 мм) рекомендуется послесварочный отжиг (выдержка при 120 ℃ в течение 2 часов).
Дефекты пузырьков: вызваны слишком высокой скоростью сварки или чрезмерной скоростью воздуха (>5 л/мин). Уменьшите скорость движения (2–3 мм/с) и поддерживайте стабильную подачу горячего воздуха.
Свяжитесь