A folha de PVDF (fluoreto de polivinilideno) é uma folha de polímero de alto desempenho feita principalmente de resina PVDF por meio de moldagem por extrusão ou moldagem por compressão. O PVDF é um membro da família dos fluoropolímeros, com sua cadeia principal composta por ligações alternadas carbono-carbono (CC) e carbono-flúor (CF). Esta estrutura confere às folhas de PVDF propriedades químicas e físicas extremamente estáveis.
Ⅰ. Componentes principais e classificação
Resina Base: Resina PVDF pura (como AHD PVDF, Solvay Kynar, Arkema Kynar) ou folhas de PVDF reforçadas com modificadores adicionados (como fibra de carbono, fibra de vidro, grafite, etc.).
Classificação: Com base na ênfase no desempenho, é dividido em grau de uso geral (equilibrando resistência à corrosão e propriedades mecânicas), grau de alta pureza (baixa precipitação de íons, usado em semicondutores/medicina), grau resistente ao desgaste (resistência ao desgaste aprimorada) e grau retardador de chama (com retardadores de chama adicionados), etc.
A influência do processo de fabricação no desempenho
Moldagem por extrusão: Extrusão por fusão em alta temperatura (200 ~ 250 ℃), seguida de resfriamento e modelagem para produzir folhas. A espessura é normalmente de 0,5 a 50 mm, adequada para produção em massa. As folhas apresentam boa uniformidade, mas a precisão da espessura é um pouco menor.
Moldagem por compressão: Os grânulos de PVDF são pré-comprimidos em espaços em branco e sinterizados sob alta temperatura e pressão (250 ℃, 10 ~ 20 MPa). A espessura é de 0,1 ~ 20 mm, com maior densidade, adequada para componentes de alta precisão e alta densidade (como vedações e revestimentos de reatores).
II. Principais vantagens da folha PVDF
As folhas de PVDF oferecem vantagens decorrentes de sua estrutura molecular única, tornando-as particularmente adequadas para ambientes industriais altamente corrosivos, de alta temperatura e de alta pureza. Especificamente:
1. Extrema resistência à corrosão química
Ampla gama de resistência aos meios: Praticamente insolúvel em todos os ácidos inorgânicos (ácido clorídrico, ácido sulfúrico, ácido nítrico, água régia), ácidos orgânicos (ácido acético, ácido oxálico), álcalis (hidróxido de sódio, hidróxido de potássio), soluções salinas (cloreto de sódio, cloreto férrico), hidrocarbonetos (gasolina, diesel), halogênios (cloro, bromo), etc.
Ampla janela de corrosão de temperatura: Suporta 100% de concentração de ácidos e álcalis fortes à temperatura ambiente; resiste a 98% de ácido sulfúrico concentrado e ácido nítrico fumegante abaixo de 80°C; incha lentamente em solventes altamente polares e de alta concentração (como dimetilformamida (DMF), >80°C) ou agentes oxidantes fortes e de alta temperatura (como ácido nítrico concentrado >150°C).
Vantagens Comparativas: Superior ao PP (Polipropileno, não resistente ao ácido nítrico concentrado acima de 60°C) e ao PVC (policloreto de vinila, não resistente ao ácido sulfúrico concentrado), próximo ao PTFE (politetrafluoretileno), mas com custo de apenas 1/3 a 1/2 do PTFE.
2. Excelente resistência a altas temperaturas
Temperatura operacional de longo prazo: -40°C a 140°C (classe geral), algumas classes modificadas podem chegar a 170°C (por exemplo, Solvay Kynar 740).
Limite de temperatura de curto prazo: 150°C (decompõe-se acima de 220°C).
Temperatura de distorção de calor: 150 ~ 170 ℃ (sob carga de 1,8 MPa), superior à folha de PP e PVC, adequada para uso como componentes estruturais em reatores de alta temperatura e trocadores de calor.
3. Excelentes propriedades mecânicas
Alta resistência: Resistência à tração 40 ~ 50 MPa, resistência à flexão 80 ~ 100 MPa, excelente resistência à fluência.
Alta tenacidade: Alongamento na ruptura 200%~400% (PVDF puro), superior ao PTFE, mantém a ductilidade mesmo em baixas temperaturas (resistência ao impacto entalhado >50kJ/m²).
Resistência à fadiga: Longa vida útil mesmo sob estresse cíclico (como rotação do impulsor da bomba, vibração da tubulação).
4. Resistência superior às intempéries e ao envelhecimento
Resistência UV: A estrutura contendo flúor absorve a energia UV e a converte em calor inofensivo, resultando em longa vida útil ao ar livre, baixo índice de amarelecimento e retenção de propriedades mecânicas >90%.
5. Baixa Higroscopicidade e Alta Estabilidade Dimensional
Absorção de água: <0,04% (imersão de 24 horas, 23 ℃), ligeiramente superior à folha PP, mas muito inferior ao náilon.
Estabilidade Dimensional: Baixo coeficiente de expansão linear devido a mudanças de temperatura (-40°C~150°C), próximo ao dos metais, resultando em mudanças mínimas nas folgas das juntas em equipamentos de precisão (como tubulações de água pura semicondutoras).
6. Seguro, não tóxico e de alta pureza
Não tóxico: certificado pela FDA, sem lixiviação de metais pesados (chumbo, cádmio) ou halogênio (exceto flúor), adequado para aplicações de contato com alimentos (revestimentos de tubos de máquinas de envase de bebidas) e sistemas farmacêuticos de água purificada.
Colocação de baixo íon: As placas de PVDF de alta pureza têm um conteúdo total de íons metálicos de <1ppm, atendendo aos padrões de biocompatibilidade, adequadas para uso em componentes de suporte de tubulação de água para injeção farmacêutica (WFI).
7. Isolamento Elétrico e Resistência Corona
Constante dielétrica: 8~10 (1kHz), resistividade de volume >10¹⁶Ω·cm, intensidade de campo de ruptura >60kV/mm, adequada como isolamento para cabos de alta tensão e divisórias para componentes eletrônicos.
Resistência Corona: Nenhuma marca de carbonização é observada na superfície após 100 horas de descarga contínua sob campo elétrico de alta tensão (10kV/mm).
Resistência ao ozônio e à oxidação: Após 1000 horas de envelhecimento em ambiente com concentração de ozônio de 100 pphm e temperatura de 80 ℃, retenção de resistência à tração> 85%, sem formação de fissuras.
Folhas PVDF, alguém as chamou de Folhas Kynar.
III. Desvantagens da folha de plástico PVDF
1. Alto custo
Custo da matéria-prima: A resina PVDF é cara, custando 4-6 vezes mais que a resina PP, resultando em um preço significativamente mais alto para folhas acabadas em comparação com folhas de PP (folha de polipropileno).
Custo de processamento: Requer extrusora dedicada (resistente a temperaturas acima de 250 ℃) ou equipamento de moldagem, consumindo mais energia que o PP.
2. Requisitos rigorosos de controle de temperatura
Decompõe-se facilmente: O PVDF se decompõe rapidamente em temperaturas superiores a 260°C, liberando gás tóxico HF (fluoreto de hidrogênio). É necessário um controle rigoroso das temperaturas de extrusão/moldagem (200-250°C), e o equipamento deve ser equipado com sistema de coleta de gás HF.
Baixa resistência ao fundido: A viscosidade do fundido do PVDF diminui significativamente com o aumento da taxa de cisalhamento (fluido pseudoplástico), levando à rugosidade da superfície durante a extrusão. É necessário um design otimizado do parafuso ou a adição de auxiliares de processamento.
3. Baixa dureza superficial
Dureza Rockwell: R110-115 (PVDF puro), inferior à folha PP (folhas plásticas de polipropileno). A superfície é facilmente arranhada por objetos pontiagudos (como impactos de ferramentas), com arranhões atingindo profundidades de 0,1-0,5 mm, afetando o desempenho da vedação.
4. Resumo
A placa PVDF é o "rei do desempenho em ambientes extremos", com vantagens essenciais, incluindo resistência à corrosão química, altas temperaturas, alta pureza e resistência às intempéries, tornando-as adequadas para aplicações exigentes, como engenharia química, semicondutores, energia fotovoltaica e proteção ambiental. No entanto, suas desvantagens residem no alto custo, no processamento difícil e na necessidade de considerar as condições operacionais específicas ao selecionar um modelo. Caso a aplicação envolva forte corrosão ou altas temperaturas, o PVDF oferece a melhor relação custo-desempenho; se apenas for necessária resistência geral à corrosão (como para tubulações de água), as placas de PP ou PVC são mais econômicas. Em aplicações práticas, essas deficiências podem ser mitigadas através de modificações (como aumento da resistência ao desgaste ou tenacidade) ou processos compósitos para maximizar o valor do material.
Ⅴ. Perguntas frequentes sobre a folha de PVDF ( folha de fluoreto de polivinilideno）
Q1: Como escolher o tipo de chapa de PVDF em aplicações industriais? Quais são as principais diferenças entre as diferentes séries?
R: As folhas de PVDF são geralmente classificadas em classes de uso geral, alta pureza, resistentes ao desgaste e resistentes a altas temperaturas com base na ênfase no desempenho. A seleção deve ser baseada em condições operacionais específicas:
Classe de uso geral (por exemplo, AHD PVDF e Solvay Kynar 720): Equilibra a resistência à corrosão e as propriedades mecânicas, adequada para revestir tubulações químicas convencionais e defletores de tanques.
Grau de alta pureza (por exemplo, Arkema Kynar HSV): Baixa precipitação de íons (íons metálicos <1ppm), alta limpeza, usado para entrega de reagentes ultrapuros semicondutores e revestimentos de equipamentos farmacêuticos GMP.
Classe resistente ao desgaste (reforçada com fibra de carbono/fibra de vidro): Resistência ao desgaste aumentada em 3-5 vezes, adequada para tubulações de transporte de lama contendo partículas sólidas e impulsores de bomba.
Classe resistente a altas temperaturas (formulação modificada): A temperatura operacional de longo prazo aumentou para 170 ℃ (em comparação com 150 ℃ para a classe padrão), usada para visores de reatores de alta temperatura e defletores de trocadores de calor.
Critérios principais de seleção: Determinar a corrosividade do meio (valor de pH, temperatura), estresse mecânico (carga estática/dinâmica) e nível de higiene (se entra em contato com alimentos/produtos farmacêuticos).
Q2: As placas PVDF podem ser usadas a longo prazo em ambientes de ácido forte (como ácido sulfúrico concentrado a 98%)? Qual é a vida útil deles?
R: Sim, mas as limitações de temperatura e concentração devem ser consideradas:
Temperatura ambiente (≤60°C): O PVDF possui excelente resistência a ácidos oxidantes fortes, como ácido sulfúrico concentrado a 98%, ácido nítrico concentrado e água régia, com vida útil superior a 10 anos (sem danos mecânicos).
Alta temperatura (>80°C): O contato prolongado com ácido sulfúrico concentrado acelerará a hidrólise lenta das ligações CF. Recomenda-se usar PTFE. Se for necessário utilizar PVDF, a concentração deve ser reduzida (por exemplo, diluída para 70%) ou o ciclo de recarga encurtado (aproximadamente 3-5 anos).
Q3: Quais problemas são comuns ao emendar (por exemplo, soldar) painéis de PVDF? Como eles podem ser evitados?
R: Problemas e soluções comuns:
Soldas incompletas/ausentes: Causadas por contaminação da superfície (óleo, poeira) ou temperatura de soldagem insuficiente (<250°C). Limpe as superfícies a serem soldadas com acetona. Controle a temperatura de soldagem com ar quente em 280 ~ 300 ℃, garantindo que a haste de soldagem e o material base derretam simultaneamente.
Fissuração por tensão: Causada por resfriamento excessivamente rápido após a soldagem (por exemplo, enxágue direto com água fria). Recomenda-se resfriamento natural ou resfriamento a ar a ≤50°C. Para painéis mais espessos (>10mm), recomenda-se o recozimento pós-soldagem (mantendo a 120°C por 2 horas).
Defeitos de bolha: Causados por velocidade de soldagem excessivamente rápida ou velocidade excessiva do ar (>5L/min). Reduza a velocidade de movimento (2 ~ 3 mm/s) e mantenha uma saída de ar quente estável.
Contato Agora