聚偏氟乙烯樹(shù)脂的生產(chǎn)、性能及用途_圖文

1、 維普資訊 年第 期 曉力 聚偏氟乙烯樹(shù)脂 的生 產(chǎn)、 性能及用途 涂料有 著十分優(yōu)異 的耐氣候老化性能 ， 故可 以用在建筑外墻 、 金屬板材 的涂層等。和其 他含氟 浸漬物一樣 ， 浸漬也有 比較成熟的加工工藝 和穩(wěn)定 的浸漬性能。 共擠出、 復(fù)合工藝是根據(jù)使用的需要 和成型加 工的可能性 ， 以設(shè)計(jì)組合制作各種共擠 出產(chǎn)品和 可 復(fù)合產(chǎn)品。在共擠 出和復(fù)合工藝過(guò)程 中， 要考慮到 兩種材料的熱膨脹 系數(shù)及粘度要匹配 ， 如與丙烯 例 酸酯類的組合 ； 的組合等。 與 膜是現(xiàn)在使用最為普遍 的一種 可熔融氟 塑料 ， 及其他可熔 融的共 聚物相 比， 與 它具有 注 ： 型料筒 ， 直徑

2、螺桿直徑 ； 。 較高的強(qiáng)度、 耐久性和抗形變性。 鋰二 次 電池 中應(yīng)用 隔 膜材料 注射成 型工藝 這是加工 零部件 的重要工藝 ， 其成型條 鋰二次電池隔膜材料介于正極 和負(fù)極之間 ， 其 （ 包容） 電化學(xué)反應(yīng)所必需的電解質(zhì)溶液， 形成離子 遷移的通道。因此 ， 電池隔膜 材料兼具 電解質(zhì) 的功 件與產(chǎn)品形狀和所用樹(shù)脂牌號(hào)有密切關(guān)系。注射成 作用是 ： 防止兩極活性物質(zhì)因相互接觸而短路 ； 保持 型時(shí)模具溫度宜高不宜低。模溫高 ， 利于物料充滿 模具 ， 產(chǎn)品外 觀好 ， 制品的 內(nèi)應(yīng)力要 比模 溫低 的要 小。成型壓力與模具設(shè)計(jì) 、 制品形狀有關(guān) ， 模塑收縮 率與成型壓力、 制品壁

3、厚均有關(guān)系。成型時(shí)要注意 ： 因 熔體粘度大， 制品收縮率 大。故一般 采用 能。在以前的非水 電解液二次 電池方面 ， 正極和負(fù) 極都能用 作為粘結(jié)劑 ， 最近發(fā)現(xiàn)隔板也可用 樹(shù)脂。全 部一體化 的電池 已被設(shè)計(jì) 出來(lái) ， 正 在進(jìn)行面向?qū)嵱没拈_(kāi)發(fā)。在隔板方面可采用電解 液溶脹的 多孔膜和 類樹(shù)脂凝膠。同以 柱塞式注射機(jī)和螺桿預(yù)塑化注射機(jī) ， 尤其以后者為 好。 模 塑成 型 采用模塑成型 之前 ， 一般先將 粒料 在烘箱 中或在預(yù)熱爐 中預(yù)熱 ， 預(yù)熱溫度為 一 【， 然后將 已熱好的物料加入 到一個(gè) 已加熱至 【一 的模具中 ， 【 并施壓 和保壓 。保 壓時(shí)間 由完成流動(dòng)和熔融所需時(shí)

4、間而定。厚壁制品必須在 前的類型不同， 因?yàn)殡娊庖喊跇?shù)脂薄膜 中， 不存 在發(fā)生漏液的問(wèn)題 ， 電池形狀的 自由度大 ， 還可制成 片狀 。 因此 ， 的工作是熱塑性樹(shù)脂的性質(zhì)與成型 關(guān)鍵 技術(shù)。熱塑性樹(shù)脂在熔融狀態(tài)時(shí)能 自由加工成各種 形狀及多層薄膜 ， 也可按共擠出法或?qū)訅悍ㄟM(jìn)行加 保壓下冷卻到 以下方能脫模 ， 以避免在制品中 產(chǎn)生真空氣泡或發(fā)生變形。為 了提高制品的尺寸穩(wěn) 定性和釋放制品內(nèi)部?jī)鼋Y(jié)的內(nèi)應(yīng)力 ， 可將制品放在 的烘箱中進(jìn)行退火 。 傳遞模 塑成 型 工， 應(yīng)用樹(shù)脂的這種性質(zhì)有可能制成 電極與隔板一 體化的片狀 電池 。 若想制成薄型電池 ， 所遇到的首要 問(wèn)題是如何 讓

5、隔板介于正極與負(fù)極之間， 并且能牢牢固定 。當(dāng) 采用液體電解質(zhì)的筒狀 電池 ， 在使其卷為筒狀時(shí)應(yīng) 通常采用螺桿塑化， 將物料輸送到貯料缸中， 然 緊貼 內(nèi)筒 ， 將正極 ， （ 隔板 通常用 由聚乙烯和 聚丙烯 及負(fù)極裝配好。因?yàn)槌涮钜后w 電解 后通過(guò)一個(gè)柱塞 ， 將貯料缸中的物料注入模具里 ， 并 制的多孔薄膜） 在加壓下冷卻。與模塑一樣 ， 主要是用來(lái)生產(chǎn)體積 質(zhì) ， 電極間距 、 、 使 隔板 負(fù)極從外面壓進(jìn)去很 困難 ， 因 此在薄型電池結(jié)構(gòu)方面， 能將 電極和隔板結(jié)合成一 較大 、 壁較厚的制品。 其他 體化是很有必要的。 可用于 的加工方法 ， 還有 涂層 、 浸漬、 共 作為凝

6、膠狀電解質(zhì)溶液 ， 在層壓薄型 電池 中能 擠出、 復(fù)合 、 發(fā)泡、 微孔、 伸、 混改 性等。 使用的材料須具備如下條件： 拉 共 多層薄膜 的加工性優(yōu)異 ， 因?yàn)橛袡C(jī) 電解質(zhì)溶 涂料涂層工藝是一個(gè)有廣泛應(yīng)用范圍的工藝 ， 由于 維普資訊 有 機(jī) 氟 工 業(yè) 年第 期 液的離子傳導(dǎo)性較低 ， 需要增大電極面積 ； 鋰離子 ， 即使在低溫下 ， 也具有 充分 高的離 粘合性 ； 在制造階段可成糊劑。 對(duì)鋰離子 電池要求粘結(jié)劑應(yīng)具有如下性能： 子傳導(dǎo)性 ； 高溫下的穩(wěn)定性 優(yōu)異并具有 不燃性 和不粘 電化學(xué)穩(wěn)定性 ； 對(duì)碳酸酯類溶劑的抗耐性 ； 對(duì)特定溶劑 的溶解性 ； 對(duì)金屬 的粘結(jié)性 ； 柔

7、軟性（ 可卷繞 ） 。 性； 穩(wěn)定的電化學(xué)性能 ， 要求隔膜材料能浸透足 高純度 ； 夠 的電解質(zhì) ， 且能耐受反復(fù)充放電； 此外 ， 當(dāng)電池溫度驟升 （ 時(shí)， ） 隔 膜能 自行閉孔 ， 遮斷電流 ， 具有過(guò)熱保護(hù)功能。 耐藥品性好， 室溫時(shí)溶解 于 一甲基毗 應(yīng) 當(dāng)指出， 能在很 寬的溫度范 圍內(nèi)具有很高離 咯烷酮， 溶解度為 （ ） 。對(duì)于均聚物使 用碳 酸酯類溶劑 ， 溶脹性小 ， 可滿足以上 、 二條要求。 子傳導(dǎo)性的聚合物材料極少 ， 比之下 ， 系列 相 樹(shù)脂基本上能滿足上述大多數(shù)條件。 液體型鋰電池 在液體型鋰電池 中， 常用 作為 陽(yáng)極或 陰 但是 由于 是 非活潑性材料 ，

8、 以對(duì)其它材料 所 的粘緒 陛差 。因其 均聚物屬于剛性結(jié)構(gòu) ， 缺乏柔軟 性， 作為粘結(jié)劑雖還不是致命 的缺陷， 但作為理想 的 粘結(jié)劑 ， 希望 同時(shí)能滿足上述 條的要求 ， 、 如用改 性的 是可能實(shí)現(xiàn)的。 極電池活性物質(zhì)的粘接劑 ， 而用聚烯烴（ 多孔質(zhì) ） 膜作為隔膜材料； 在聚合物型鋰離子二次電池 中， 選 用 、 共 聚物、 聚氧化乙烯、 聚丙烯 腈等可 以在 電解質(zhì)溶液 中溶脹 （ 膨潤(rùn) ） 的聚合 物多 孔質(zhì)膜作為隔膜材料。也就是說(shuō) ， 系樹(shù)脂 既 是電極活性物質(zhì)粘合劑 ， 又是膜基材 。隔膜材料本 身就是 電解質(zhì)的載體 ， 與電解溶液的親和性要高 ， 同 時(shí)又能形成均勻 的

9、凝膠 。 系樹(shù)脂對(duì)帶有羰基 等極性基團(tuán)的溶劑親和性 高， 而在烴 系、 鹵素系、 醇 在液體型鋰電池 中被用作 陽(yáng)極和陰極間 的隔離物 ， 隔離物的作用是防止電極問(wèn)的短路 ， 保持 電解液以確保離子傳導(dǎo)性， 以及異常人 電時(shí)斷路功 能 。現(xiàn)在正在使用 的是聚 乙烯 和聚丙烯制 的多孔 膜 ， 也可制成多孔膜 ， 而 并且穩(wěn)定 不燃 ， 具有 對(duì) 電解液的親和性 ， 所以， 已被考慮為隔離材料的有 力候選品。 凝膠 型 鋰 電池 系溶劑中難 以溶脹 （ 膨潤(rùn) ） 。作為鋰 電池用 的代表 性塑化劑是碳酸酯 系溶劑 。聚烯烴樹(shù)脂不被溶脹 ， 而 系樹(shù)脂則會(huì)發(fā)生適宜的溶脹而不被溶解。 作為電極 活

10、性 物 質(zhì)， 陽(yáng)極 是用 、 在 、 等金屬氧化物的鋰鹽粉末 。在陰極是 由日本 ， 司宣布開(kāi)發(fā) 出聚合 年 ， 公 物凝膠電解質(zhì)型二次電池 ， 因厚度薄 ， 具有彎曲性使 形狀 限制得到解放 ， 特別適合應(yīng)用 于手機(jī)。該 電池 集 電體是 由鋁網(wǎng)、 陽(yáng)極 活性物質(zhì)與塑料組成 的陽(yáng)極 層， 由銅 網(wǎng)、 陰極 活性 物 質(zhì) 與塑 料 組 成 的 陰極 層 ， 以 用石墨系材料如碳粉 ， 現(xiàn)在鋰金屬及其合金材料也 有可能成為最有前景 的陰極材料。而 添加量 為這些活性物質(zhì)量的 一 ） （ 。液體型鋰 電池的典型制造過(guò)程 ： 電極活性物質(zhì)是把作為粘合 劑的 與能溶解 的溶劑 一甲基吡咯烷 酮組成糊劑

11、 ， 再把該糊 劑涂敷在集 電體上、 干燥 而 成， 可得到正負(fù)的電極。電極卷繞成滾筒狀 ， 收取到 圓筒狀 電池罐 中， 并折疊成方形電池。 二次電池 （ 不限于鋰離 子電池） 電極粘合劑 的 及夾在這個(gè)電極層 中塑料 電解質(zhì)層 的三層構(gòu)成。 在該 電池 中， 共聚物 被用作基 質(zhì)或粘結(jié) 劑。由 均聚物 、 塑化劑 （ 碳酸乙烯酯及碳酸丙 烯酯 ）鋰鹽 （ 構(gòu)成的聚合物 固體凝膠 電解 、 ） 質(zhì)， 顯示 出高離子傳導(dǎo)性 ， 從 年代初就開(kāi)始研究 利用 共聚物在這方面的應(yīng)用。 另一個(gè)專利所敘述的例子如下 ， 把 和作 為塑化劑的鄰苯二 甲酸二丁酯 （ ） 硅粒子及丙 、 酮混合 ， 在加溫下

12、溶解 。其 中， 與 的比例為 ： 。把該 溶液 在有 機(jī)玻璃 板上流延 ， 再干燥后可得到強(qiáng)韌柔軟的薄膜 。使用二乙基醚從 這種薄膜中完全抽提除去 以制造分離膜材料。 作用是 ： 使活性物質(zhì)（ 粉狀居多） 相互粘結(jié)； 將活性物質(zhì)層粘結(jié)在集電體上 ； 在電池充放 電過(guò)程 中保持 以上二種情況 的 陽(yáng)極是把樹(shù)脂 、 粉末 、 黑、 ： 碳 碳酸 酯類 溶劑 維普資訊 年第 期 曉力 聚偏 氟乙烯樹(shù)脂 的生產(chǎn) 、 能及 用途 性 和四氫呋喃（ ） 按適當(dāng)比例混合制成糊狀涂敷在 鋁箔上， 干燥 即得。陰極是把樹(shù)脂、 石油焦碳粉末、 紙 絲編過(guò)濾產(chǎn)品、 過(guò)濾設(shè)備、 流量表與傳 化 工 、 藥 與 造

13、感器 、 交 換 器 、 學(xué) 品輸 送 軟管 、 醫(yī) 熱 化 隔 膜、 管道、 泵閥、 化工塔器及容器襯里、 柔性純凈管 化學(xué)排污管 、 凈化室設(shè)備 、 過(guò)濾設(shè) 備 、 流 量表與傳感 器 、 交換 器 、 道 、 閥 、 熱 管 泵 柔性純凈管 、 容器 過(guò)濾設(shè)備 、 流量表與傳 感器 、 熱交換器 、 管道 （ 純水 、 高溫 等） 泵 閥、 、 容器 碳黑 、 碳酸酯類溶劑和四氫呋喃按適當(dāng)比例混合制 成糊狀涂敷在銅箔上 ， 干燥即得。把制得的陽(yáng)極、 分 離膜材、 陰極依次疊合 ， 加熱下施壓 ， 在使層間粘合 后， 浸漬在 由 和碳酸酯類溶劑組成的電解質(zhì) 溶液 中， 由此（ 活性化） 可

14、以制得最終的電池。 共聚物溶脹于碳酸酯類溶劑組成的 半導(dǎo)體工業(yè) 珊 小 電解質(zhì)溶液中 ， 薄膜內(nèi)能夠保持有足夠的電解質(zhì)， 而 且在 電解質(zhì)溶液中呈溶脹狀態(tài) ， 并顯示較大的機(jī)械 強(qiáng)度 。又因?yàn)樗瘜W(xué)性穩(wěn)定 ， 作為電解質(zhì)型鋰 電池 用的基質(zhì)材料是合適的。這種 電池的制造方法中活 性化工藝以前的部分， 即使在空氣中濕度沒(méi)有完全 除去條件下也能夠適應(yīng) ， 還有 ， 活性化前 的層合體可 長(zhǎng)時(shí)間保存 。 涂 料 纂涂 粘浸 籍料 鈷 漬 薄 薹蔫、 澆薄 、 薄、 膜 簇 液鑄膜吹 膜 溶 塑 特薄 種膜 寨 囂 沌 隔 膜 濾 布 微孔膜 、 超濾膜 、 反滲透膜 針織布 、 無(wú)紡布 、 機(jī)織 布

15、、 絲織過(guò)濾布 應(yīng)該說(shuō)明 ， 作為聚合物型鋰離子二次 電池的隔 膜材料 ， 不同的廠商會(huì)有不同的選擇 ， 例如也有使用 里 材 鎣型備 體 、 板 璃 襯、 薯蓑 、 槽 壓、 板 液 層 玻 坯料型材 整體或多孔的棒材、 板材、 管材 消霧器、 洗滌器 單纖絲交織型、 塔的填充料 靜態(tài)混合器 水處理、 腐蝕性物料混合 管道和配件 整體管道 、 鋼管襯里 、 和接 頭 管件 聚氧化乙烯（ ） 或聚丙烯腈等。 其他應(yīng)用 由于聚偏氟乙烯樹(shù)脂具有優(yōu)異 的機(jī)械性能 ， 良 好的耐化學(xué)腐蝕性 ， 優(yōu)秀的耐侯耐輻射性 ， 以及獨(dú)特 的壓 電、 熱電性能 ， 除鋰二次電池外 ， 在化工 、 電子 、 建筑

16、、 通訊 、 航空航 天、 醫(yī)藥等方面都具有廣泛的應(yīng) 泵 囊 萎 檗泵 轉(zhuǎn)、 箍 膜、 泵 輪 旋 齒 閥 蔟、 、 、 閥 轉(zhuǎn) 、 門 圖 閥 閥 回、 閥 閘針止 旋 隔 用。我國(guó)每年都需進(jìn) 口相當(dāng)數(shù)量的聚偏氟乙烯樹(shù)脂 及其制品， 以滿足各行各業(yè)的需求， 如離子膜制堿中 的 泵、 閥等部件 ； 高層建筑裝潢用 的 涂 料 ； 車配 件涂 裝 用 的 汽 涂 料 ； 凈 化 用 的 水 微孔膜 等 。 主要 用途 氣 子 襄暑撇 電、 囂萼 電 儀 器 醫(yī)療和牙科 壓系電、 力統(tǒng)纜 熱 其 泉鎣曩 、 和 物 產(chǎn) 的 他 纂芯食 藥 生 中 品 含氟 涂料 下表簡(jiǎn)要地羅列了 在各個(gè)不同領(lǐng)域

17、中的 用途 。 用途例子 氟碳涂料作為一種高科技功能性涂料和一種全 新 的表面裝飾防護(hù)材料 ， 具有許多優(yōu) 良的性 能。目 前， 含氟涂料 已經(jīng)發(fā)展到 了第 代 ， 在整個(gè) 過(guò)程中 曾起過(guò)非常重要的作用 ， 從第 以 代 為 基礎(chǔ)的含氟涂料開(kāi)始 ， 一直在 不斷改進(jìn)和提高。至 航空與汽車 通訊 與能源 建 筑 薄膜 、 電線、 電纜 、 導(dǎo)線 、 燃油輸 送管路 、 軟管 鋰 電池 、 路 導(dǎo) 管 、 線 電纜 、 纖、 能 手 光 核 套箱 、 油氣輸送 、 原油輸送 、 多層管 煙 囪襯里 、 薄膜 、 涂料 、 電纜 、 熱水 系統(tǒng) 、 線路 導(dǎo)管 化學(xué)排 污管 、 化室設(shè)備 、 凈 薄

18、膜 、 純液體 第 代是以聚氟乙烯 和 為主要成分 ， 也包括 與丙烯酸酯類共混的新型涂料。接著又逐漸發(fā)展到 第 代 ， 以具有反應(yīng) 活性的含氟單體或低聚物為基 礎(chǔ)。 電子 與電氣 處理、 過(guò)濾設(shè)備、 隔膜、 流量表與傳感 器、 熱交換器、 管道 作為涂料用常溫和低溫固化的氟碳樹(shù)脂 ， 可以 金屬冶煉 絲編過(guò)濾產(chǎn) 品、 濾設(shè) 備 、 過(guò) 流量 表 與傳 感器、 熱交換器、 化學(xué)品輸送軟管、 管 道 、 閥 泵 通過(guò)兩類不同的含氟烯烴和其它單體共聚而合成 ， 其中一類就是 以 為含氟單體 。如只是單獨(dú)用 均聚 ， 得到 的涂料其烘烤 成膜溫度 為 一 維普資訊 有 機(jī) 氟 工 業(yè) 年第 期 ，

19、要是將 與 或 、 等進(jìn)行二 元、 三元甚至是四元共聚 ， 可以得到低熔點(diǎn)的各種共 聚物 ， 從而實(shí)現(xiàn)低溫或常溫的非交聯(lián)成膜樹(shù)脂 。但 是， 在我 國(guó)以 為含氟單體和其它含氟單體共聚 的涂料用常溫固化型氟碳樹(shù)脂 尚未 出現(xiàn) ， 在這方面 具有很大的發(fā)展空間。 薄膜 織 物用 膜 還可以制成用 于織物 的薄膜 ， 類織物 此 原先用的是 （ ） 物的貼合材料 ， 由 織 現(xiàn) 英 國(guó) 司改為用 平 紋織 物 （ 公 如尼龍 ） 和 微孔薄膜復(fù)合而成。其性能 同樣可讓 隨汗液 排 出的水份 自由蒸發(fā) ， 價(jià)格卻 比 的要便宜多。 用于 自控 溫加 熱 以 為基體 ， 以油爐法碳黑 （ 爐法 ） 為導(dǎo) 用 膜可制造 電容器用 膜、 壓電性和熱 電 性膜、 防大氣作用膜、 汽車工業(yè)用 膜、 陽(yáng)能收集器 太 面板覆蓋膜等 。厚度為 的平 膜透光率 ， 厚度為 的平膜則為 ， 此膜能透過(guò)波長(zhǎng)大 于 的紫外線輻 射。 空氣老化 ， 后， 膜的拉伸強(qiáng)度和拉伸屈服極 限的變化率不大于 電載流子及 氟橡 膠三 元復(fù)合 導(dǎo) 電體 系， 有 具 （ ） 特性 ， 即智能 自控溫 加熱的性能 ， 是一種先進(jìn)的電熱保溫材料 ， 是管道等 伴熱工程使用 的理想節(jié)能器材。這種 自控溫加熱的 電纜 由于其電阻隨溫度升高