服务热线 全国服务热线:

0512-53263079

行业知识

聚偏氟乙烯(PVDF)产品结构分析

发布时间:2019-04-25 08:01   帮助了6175人
摘要:

聚偏氟乙烯PVDF)产品结构分析在室外建筑涂料中,是公认的最佳超耐候涂料之一。许多高层办公楼、豪华商业楼、大型机场、污染严重的环境等标志性建筑均采用聚偏氟乙烯涂料进行装饰和保护,这取决于聚偏氟乙烯树脂的超耐候性能。树脂的超耐候性与其结构和性能有关。随着全球市场对聚偏氟乙烯树脂需求的不断增长和国内涂料用聚偏氟乙烯树脂需求的日益成熟和快速扩大,经过大量的技术研发和不断的技术创新,引进了聚偏氟乙烯-1树脂。这种树脂专门用于涂料。本文对聚偏氟乙烯树脂的性能和聚偏氟乙烯-1树脂的性能进行了分析比较。聚偏氟乙烯树脂具有以下特点:高拉伸强度和冲击强度,优异的耐磨性、刚度和柔韧性;良好的热稳定性;优异的抗紫外线和核辐射性;良好的电气和阻燃性能;良好的耐化学和渗透性;高纯度和防霉性。聚偏氟乙烯树脂中聚偏氟乙烯-1的分子结构、致密的交替序列结构和超强化学键能、含氟和非含氟基团的规则交替排列和超碳-氟键是聚偏氟乙烯涂料耐候性优异的主要内在原因。这已得到国内外氟涂料专业人士的认可。在聚偏氟乙烯的分子结构中,含氟基团CF2和无氟基团CH2高度交替排列,含氟基团和无氟基团为单碳原子级基团。这种交替排列实际上是最紧凑的交替排列。由于聚合过程的影响,聚偏氟乙烯分子结构中的CF2和CH2基团不能完全交替排列。聚偏氟乙烯分子结构中存在所谓的“头尾”结构,即-CH2-CF2-CH2-CF2-;“头尾”结构,即-CF2-CH2-CH2-CF2-;“尾”结构,即-CH2-CF2-CH2-。这就是pvdf所说的序列结构。其中,“头尾”结构是交替结构。图2:聚偏氟乙烯树脂的“头尾”结构含量为89-9288-9190。国外产品a,bpvdft-1的分子序列结构与国外产品a一致,当氟含量较高时,pvdf的理论氟含量为59.37%,万豪pvdft-1的测定氟含量为59.0%至59.4%。聚偏氟乙烯与颜料之间的润湿性差,与基材之间的粘附性差。因此,在制备聚偏氟乙烯涂料时,应加入丙烯酸树脂以改善上述缺点。通常情况下,配方中的聚偏氟乙烯树脂与丙烯酸树脂的重量比为7:3,以保证漆膜的超耐候性和其他性能的平衡。因此,聚偏氟乙烯涂层成膜物质的实际氟含量大致相等。因此,高氟含量也是保证PVDFT-1涂层耐候性优异的主要原因。PVDFT-1树脂的性能、严谨的制备工艺、良好的施工性能、色彩稳定性和优异的户外性能直接关系到PVDFT-1树脂本身的结构和性能。在这里,我们将对万豪PVDFT-1的结构和性能进行全面的评估和分析。 

聚偏氟乙烯树脂颗粒的结构,在聚偏氟乙烯生产过程中,首先是聚偏氟乙烯通过聚合形成聚偏氟乙烯,聚偏氟乙烯分子聚合成颗粒。这些粒子形成于聚合阶段,称为“初级粒子”。聚偏氟乙烯颗粒聚合形成的水乳液通过混凝洗涤干燥过程聚集在一起,聚偏氟乙烯初级颗粒通过进一步的气流粉碎过程聚集在一起。较小的聚偏氟乙烯颗粒的形成,由聚偏氟乙烯的主要颗粒聚集而成,称为“次要颗粒”。由于一次粒子之间的强烈吸引,在分散或研磨涂层时,聚偏氟乙烯粒子不能解聚到一次粒子上,但二次粒子可以进一步解聚更小。因此,聚偏氟乙烯颗粒的初生颗粒可以被视为分散或研磨的极限,而次生颗粒的大小主要影响分散或研磨的难度。主要和次要颗粒对分散或研磨的影响如下所示。图3:一、二次粒子对分散或研磨小二次粒子的影响容易达到目标细度,但时间较长,但合适的小粒子容易达到目标细度较大,但中大粒子可以达到目标细度,但时间太长。太小达不到目标细度太大达不到目标细度,但时间太长,太小达不到目标细度太大达不到目标细度。聚偏氟乙烯树脂颗粒的结构不仅影响分散或研磨,而且影响涂层的粘度、平整度和光泽。

一般来说,当聚偏氟乙烯树脂粒径较小时,每单位涂料体积聚偏氟乙烯粒子数较大,有利于提高涂料的粘度。在高温成膜过程中,小颗粒容易溶解、流平,有利于提高膜的光滑度和光泽度。虽然小粒径的聚偏氟乙烯树脂有利于涂料的制备和薄膜性能,但盲目追求小粒径的聚偏氟乙烯树脂也会导致生产成本高、聚偏氟乙烯树脂产品体积大、储运成本高。此外,随着粒径的减小,颗粒间的相互吸引将显著增加,而聚偏氟乙烯树脂颗粒的二次颗粒尺寸将不会显著减小,因此在涂料的制备和施工过程中不会反映出相应的效果。因此,合适的一次粒子和二次粒子结构是聚偏氟乙烯树脂涂料对树脂粒子的要求。聚偏氟乙烯-1树脂的分子量及其分布和聚偏氟乙烯树脂的分子量主要影响聚偏氟乙烯涂料的粘度和光泽。如果聚偏氟乙烯树脂的分子量过小,在分散或研磨过程中,聚偏氟乙烯会部分溶解,涂层的粘度会大大增加,这不利于聚偏氟乙烯固体含量高的涂料的配制,即使情况严重。这将导致涂层制备失败。即使不情愿地制备聚偏氟乙烯涂层,也不利于施工和薄膜质量。因此,用作涂料的聚偏氟乙烯树脂的分子量不能太低。在适当的分子量范围内,较小的分子量往往有利于提高薄膜的光泽度;反之,较高的分子量往往会使薄膜的光泽度降低。主要原因是分子量较小的聚偏氟乙烯树脂在高温下容易溶解和流平,而分子量较大的聚偏氟乙烯树脂不易溶解和流平。聚偏氟乙烯树脂具有不同的分子量,所以存在所谓的分子量分布。因此,分子量分布也需要控制在一定范围内。否则,小分子量聚偏氟乙烯的存在将严重影响聚偏氟乙烯涂料的制备、施工和涂层质量。以两种甲基甲酰胺为溶剂,PS为标准样品,采用凝胶色谱(GPC)分析PVDF树脂的分子量及其分布。mn为相对平均分子量,mw为相对平均分子量,mw/mn为分子量分布系数。因为GPC的分子量数据与PS标准样品的分子量数据有关。不同的溶剂、不同的仪器和不同的PS标准样品会导致GPC分子量数据的巨大差异。因此,GPC的分子量数据只能在溶剂、仪器和PS标准样品相同的条件下进行比较。图4:pvdft-1树脂(10000)的分子量和分布mmwmw/mn外来样品A16.2137.782.331外来样品B13.9935.842.561 pvdft-115.4437.732.444注:mn为相对平均分子量,mw为相对平均分子量,mw/mn为分子量分布系数。

从测定的分子量和分布数据可以看出,PVDFT-1的组成和分布与国外产品相似。非常接近,在他们之间。PVDFT-1树脂的杂质,作为建筑涂料,配色是关键环节,颜色的均匀性是主要要求之一。作为成膜材料,聚偏氟乙烯在涂层制备、施工和成膜过程中的任何变色都会影响最终成膜颜色的均匀性。因此,必须严格控制高温成膜过程中聚偏氟乙烯的变色。通常,杂质是影响聚偏氟乙烯高温变色的最重要因素。在聚偏氟乙烯树脂的生产过程中,设备管道、去离子水、引发剂和混凝剂中可能会引入金属离子。由于金属离子尤其是过渡金属离子对聚偏氟乙烯(主要是黄变)的分解和变色有明显的催化作用,因此控制聚偏氟乙烯树脂中金属离子的含量非常重要。图5:pvdft-1K、Na、Ca、Fe等外来样品中的金属离子杂质分析(ppm)检测数据显示pvdft-1树脂中的杂质内容与国外同类产品相似,介于两者之间。PVDFT-1在序列结构、分子量及其分布、树脂颗粒和杂质含量等方面与国外产品的应用性能非常相似。理论上,PVDFT-1在实际应用中也具有相似的性能。涂料的细度、粘度、物理机械性能、耐化学性、流平性、耐挂性、耐黄变性等性能指标都非常接近,在实验室和实际应用中得到了很好的证明。

作为超耐候涂料的一种树脂,其耐候性是其价值的核心。已送常州国家质量监督检验中心进行人工加速老化试验。海南汽车试验研究所室外曝露防风雨试验也在进行中。本文讨论了PVDFT-1树脂的结构特点与PVDFT涂料的制备、结构和成膜性能的关系,并与国外同类产品进行了结构组成比较。随着国内聚偏氟乙烯涂料应用的日益广泛,相信国内贸易商将对聚偏氟乙烯树脂与聚偏氟乙烯涂料的结构与性能关系有更深入的了解,并对聚偏氟乙烯树脂与聚偏氟乙烯涂料的关系进行研究。如果聚偏氟乙烯树脂K是指偏氟乙烯的均聚物或偏氟乙烯与少量其它含氟乙烯单体的共聚物,那么聚偏氟乙烯树脂除了具有耐腐蚀、耐高温、抗氧化、耐候性和耐腐蚀性外,还具有氟树脂和通用树脂的特性。抗辐射,它还具有压电、介电、热电等特殊性能。是世界第二大含氟塑料产品,年产量超过4.3万吨。聚偏氟乙烯的应用主要集中在石油化工、电子电气、氟碳涂料等领域。聚偏氟乙烯具有良好的耐化学性、加工性、抗疲劳性和抗蠕变性,是石化设备整体或衬里流体处理系统中泵、阀门、管道、管件、储罐和换热器的最佳材料之一。它具有良好的化学稳定性和电绝缘性能,能满足TOCS和阻燃性的要求,广泛应用于半导体工业中高纯化学品的储运。近年来,PVDF树脂制备的多孔膜、凝胶和隔膜已用于锂二次电池。目前,这种用途已成为聚偏氟乙烯增长最快的市场之一。聚偏氟乙烯是氟碳涂料的重要原料之一。以聚偏氟乙烯为原料制备的氟碳涂料已发展到第六代。由于其优异的耐候性,可长期在户外使用,无需维护,广泛应用于发电厂、机场、公路、高层建筑等领域,目前国内多采用偏氟乙烯作为含氟单体及其它含氟单体共聚。涂料用室温固化氟碳树脂还没有出现,在这方面有很大的发展空间。另外,聚偏氟乙烯树脂可与其他树脂如聚偏氟乙烯、ABS树脂混合,得到复合材料,广泛应用于建筑、汽车装饰、家电外壳等领域。


更多关于聚偏氟乙烯(PVDF)产品结构分析您可直接扫码添加下面微信咨询


用手机扫描二维码关闭
二维码