pvdf原料

文章编号：１００１—９７３１　ｃ　２００２】０１—００１５—０４　

ＰＶＤＦ冲击压力传感器的制备和应用　

杜晓松，杨邦朝，周鸿仁　

（电子科技大学信息材料工程学院，四ＪｌＩ成都６１００５４）　

摘要：ｐ￣ＤＦ（聚偏氟乙烯）厦鼻共聚曲压电计具有响应快、　

曼敏度高、刹压范目宽等特点，是一种理想的冲击压力传感器。　

用它制作超高压力传感器的是犍是必须解决待感器的一致性问　

题。丰文时近年来回内外在此方面的工作进行了总结，耸出了　

谊类传感器在爆炸、高速撞击、高能脉冲激光辐照等压力刹试方　

面的应用．井时谊粪持感器中存在的问题进行了归纳。　

关键词：聚偏氟乙烯爰其共聚物；压电计；冲击波　一致性　

中围分类号：ＴＧ２１５．７　文献标识码：Ａ　

１引　言　

在爆炸、高速撞击、高能束流轰击等的作用下，材料的动态力　

学性能是人们非常关心的课题，急需与之相适应的渤量手段　在　

这方面，锰铜压阻计是应用最为广泛的冲击渡应力传感器，其压　

力测试上限值可达５０ＧＰａ，但它的响应较慢，难以真实地记录下　

猛炸药、脉冲激光加载时的瞬态应力波形　而石英、ＩｊＮｂ　等压　

电晶体虽具有极快的响应，但在３￣４ＧＰａ时要发生相变，限制　

了它们的使甩范匿　

聚偏氟乙烯（ＰＶＤＦ）及其共聚物（Ｐ（ＶＦｚ／ｖＲ））以其独特　

的压电性能（高灵敏、高频响）、机械柔韧性、厚度薄、可埋置性等　

特点，成为一种理想的高压敏感材料　然而动态高压测试是破　

坏性的，要求传感器必须具有较好的一致性。ＰＶＤＦ是一种半　

晶卷聚合物，在结构上是由晶态和非晶态杂乱棍合而成，本质上　

其机械性能、电性能不具备压电晶体那样的一致性。这种非一　

致性成为ＰｖＤＦ压电计在高压下应用的最大障碍。　

８Ｏ年代，法国圣路易斯法德研究所（ＩＳＬ）的Ｂａｕｅｒ发明了　

一种循环极化方法［】］，解决了ＰＶＤＦ压电计一致性的难题，为　

其在超高压力下的应用铺平了道路。本文综述了近２０年来　

ＰＶＤＦ及其共聚物高压传感器的研；｝ｊ和应用现状，并对存在的　

使用温度：130℃ 压力等级：PN16 介质：稀酸

管材外径尺寸规格：

外径（mm） 公称直径（DN）

10 6

12 8

16 10

20 15

25 20

32 25

40 32

50 40

63 50

75 65

90 80

110 100

140 125

160 150

180 175

200 200

250 225

280 250

315 300

PVDF材料机械物理性能表

相对密度 1.76 拉伸弹性模量（Mpa） 840

吸水率（%） 0.04 弯曲弹性模量（Mpa） 1400

晶体熔点（℃） ≥168 压缩弹性模量（Mpa） 840

澎化温度（℃） <-61 硬度（HB） 7

比热熔（J/Kg﹒k） 1170 摩擦系数（对钢） 0.14

线膨胀系数（K） 80×10 介电系数（60HZ）

（106HZ） 8.40

6.43

热变形温度（℃），0.46Mpa

1.86Mpa 150

90 介电损耗（60HZ）

（106HZ） 0.05

0.16

分解温度（℃） 316 体积电阻（Ω·cm） 2×10

工作温度范围（℃） -40—150 击穿强度（KV/m） ＞10

拉伸强度（Mpa）,25℃ 49.2 耐电弧性（S） 50～70

100℃ 35.2

伸长率（%） 30～400 燃烧性 自熄

PVDF的应用范围

聚偏氟乙烯PVDF的应用概述

PVDF应用主要集中在石油化工、电子电气和氟碳涂料三大领域。包括：广泛应用于：化工防腐、电气和电子、半导体、水处理、食品、制药和生物工程、汽车制造、建筑等行业。

常见的PVDF产品包括：

。汽车燃油管和波纹管

。锂离子电池

。建筑防护膜

。排烟管内衬

。太阳能板

。水管接头

。化工防腐管道系统（管道、管件、泵、阀）

。热收缩管

。热交换器

。过滤器

。塔填料

。热电偶

。加热电缆

。建筑隔层内的电缆光缆

。点火器电缆

。半导体行业的槽、管道系统

。芯片承载器

。过滤膜

。钓鱼线

首先，因PVDF对氯、溴卤素及卤素化合物有极其优异的抵抗特性，及其良好的耐化学性、加工性及抗疲劳和蠕变性，是石油化工设备流体处理系统整体或者衬里的泵、阀门、管道、管路配件、储槽和热交换器的最佳材料之一。PVDF在化工防腐蚀方面的应用，有其它氟树脂无可比拟的优点。 同时，聚偏氟乙烯PVDF膜介电常数较高，有优良的耐化学品性、耐溶剂性、抗紫外性、耐辐射性和耐候性，同时在氟树脂中它也具有最高的抗张强度和抗压缩强度以及最出色的加工性能，是膜绝缘材料的不错选择。另外，聚偏氟乙烯PVDF压电薄膜是一种新型的高分子聚合物型敏感材料，使偏氟乙烯及其共聚物成为 目前研究最广泛的铁电聚合物材料 ，在执行器 、传感器 、存储器 、仿真肌肉及微流控方面具有应用前景 。

最后，PVDF是氟碳涂料最主要原料之一，由于PVDF树脂具有超强的耐候性，可在户外长期使用，无需保养，该类涂料被广泛应用于发电站、机场、高速公路、高层建筑等；目前在我国以偏氟乙烯为含氟单体和其他含氟单体共聚的涂料用常温固化型氟碳树脂尚未出现，在这方面具有巨大的发展空间。另外PVDF树脂还可以与其他树脂共混改性，如PVDF与ABS树脂共混得到复合材料，已经广泛应用于建筑、汽车装饰、家电外壳等。

(1)化工领域：采用模压、挤如、注射成型可加工PVDF衬里或全塑阀门、泵、管道、管件、塔填料及其它制品。先进的离子膜烧碱生产装置中使用了大量PVDF阀。

PVDF聚偏氟乙烯：外观为半透明或白色粉体或颗粒，分子链间排列紧密，又有较强的氢键，

含氧指数为46%，不燃，结晶度65%~78%，密度为1.17~1.79g/cm3,熔点为172℃,热变形温度112~145℃,

长期使用温度为—40~150℃。

PVDF树脂王要是指偏氟乙烯均聚物或者偏氟乙烯与其他少量含氟乙烯基单体的共聚物，PVDF树

脂兼具氟树脂和通用树脂的特性，除具有良好的耐化学腐蚀性、耐高温性、耐氧化性、耐候性、耐

射线辐射性能外，还具有压电性、介电性、热电性等特殊性能，是目前含氟塑料中产量名列第二位

的大产品，全球年产能超过4.3万吨。PVDF应用主要集中在石油化工、电子电气和氟碳涂料三大领域，

由于PVDF良好的耐化学性、加工性及抗疲劳和蠕变性，是石油化工设备流体处理系统整体或者衬里

的泵、阀门、管道、管路配件、储槽和热交换器的最佳材料之一。其良好的化学稳定性、电绝缘性

能，使制作的设备能满足TOCS以及阻燃要求，被广泛应用于半导体工业上高纯化学品的贮存和输送，

近年来采用PVDF树脂制作的多孔膜、凝胶、隔膜等，在锂二次电池中应用，目前该用途成为PVDF需

求增长最快的市场之一。

PVDF是氟碳涂料最主要原料之一，以其为原料制备的氟碳涂料已经发展到第六代，由于PVDF树

脂具有超强的耐候性，可在户外长期使用，无需保养，该类涂料被广泛应用于发电站、机场、高速

公路、高层建筑等。另外PVDF树脂还可以与其他树脂共混改性，如PVDF与ABS树脂共混得到复合材料，

已广泛应用于建筑、汽车装饰、家电外壳等。

化学结构中以氟一碳化合键结合，这种具有短键性质的结构与氢离子形成最稳定晟牢固的结

合．因而氟碳涂料具有特异的物理化学性能，不但有很强的耐磨性和抗冲击性能，而且在极端严酷

与恶劣的环境中有很高的抗褪色性与抗紫外线性能。

膜结构与膜材料

1.1 膜结构概念、起源和发展

膜结构(Membrane Structure)，也即张拉膜结构(Tesioned Membrane Structure)，是依靠膜材