日本吴羽 PVDF塑料颗粒 KF 2950 共聚物 聚偏二氟乙烯

Q9.　为什么会有高的介电常数?

A9.　由于分子链中CH2与CF2是有规律的交替排列，使分子本身具有很大的偶极矩，使得玻璃化温度极低（玻璃化温度为-35℃ ）。这导致分子链在室温下有极高的自由运动能力，体现在有高的介电常数。

KF 2950

Polyvinylidene Fluoride

Kureha Corporation

产品说明：

KF 2950 PVDF homopolymer is a medium viscosity PVDF resin typically processed by extrusion offering: excellent chemical resistance at ambient and elevated temperatures; inherent UV stable; mechanical toughness; and, excellent abrasion resistance.

物性信息：

基本信息
特性

纯度高

低粘度

共聚物

用途

管道系统

管件

形式

粒子

加工方法

挤出

物理性能额定值单位制测试方法比重1.77 到 1.79g/cm³ASTM D792熔流率（熔体流动速率） (230°C/5.0 kg)4.0 到 8.0g/10 minASTM D1238吸水率 (平衡)0.030%ASTM D570溶液粘度 - DMF (30°C)110cm³/g
硬度额定值单位制测试方法肖氏硬度 1(邵氏 D, 23°C)77
ISO 868机械性能额定值单位制测试方法拉伸模量2120MPaISO 527-2拉伸应力 (屈服)54.0MPaISO 527-2拉伸应变 (断裂)29%ISO 527-2弯曲模量1760MPaISO 178弯曲应力67.0MPaISO 178压缩模量1770MPaISO 604压缩应力65.0MPaISO 604泰伯耐磨性 (1000 Cycles, 1000 g)32.0mgISO 9352冲击性能额定值单位制测试方法悬壁梁缺口冲击强度

ASTM D256    -40°C2.80kJ/m²ASTM D256    -20°C3.00kJ/m²ASTM D256    0°C8.20kJ/m²ASTM D256    20°C14.0kJ/m²ASTM D256热性能额定值单位制测试方法脆化温度-30.0°CASTM D746玻璃转化温度-35.0°CDMA维卡软化温度166°CISO 306/A50熔融峰值温度172°CASTM D3418结晶峰温度 (DSC)146°CASTM D3418线形热膨胀系数 - 流动 (23 到 80°C)1.6E-4cm/cm/°CISO 11359-2比热 (23°C)1200J/kg/°CJIS K7123导热系数 (23°C)0.17W/m/KASTM E1530电气性能额定值单位制测试方法表面电阻率> 1.0E+15ohmsASTM D257体积电阻率1.0E+14 到 1.0E+15ohms·cmASTM D257介电强度 (0.0340 mm)300kV/mmASTM D149介电常数 (1 kHz)10.0
ASTM D150耗散因数 (1 kHz)0.020
ASTM D150可燃性额定值单位制测试方法UL 阻燃等级 (equivalent)V-0
UL 94极限氧指数 244%ISO 4589-2光学性能额定值
测试方法折射率 31.420
ASTM D542充模分析额定值单位制测试方法熔体粘度 (240°C, 50.0 sec^-1)2700Pa·sASTM D3835

聚偏氟乙烯是一种半结晶、线型聚合物，玻璃化温度(Tg)为-39^oC，结晶熔点(Tc)约等于160^oC，热分解温度在316^oC ^[1]以上，聚合度可以达到几十万。分子结构式为：—CH₂—CF₂—，其分子中C—F键具有很高的键能，C—F键的键能是485.7KJ/mol^[2]，C—H键的键能是414.5KJ/mol，C—C键的键能是347.5 KJ/mol，C—C键被外面的原子所包围，因此具有良好的化学稳定性、热稳定性、机械稳定性以及低介电常数、低表面能、耐射线，紫外线辐射等性质^[3]。用紫外灯照射一年，其性能基本不变，其薄膜置于室外一二十年也不会龟裂。在室温下不受酸、碱以及强氧化剂和卤素的腐蚀，但在高温高浓度的碱液环境下耐碱性不强。由于—CH₂和—CF₂键交替出现，分子链呈现强极性，可在较低的温度下溶于某些强极性的有机溶剂，易于用溶液相转化法制膜，是一种性能优良的新型聚合物膜材料。近年来在膜分离技术中引起了人们很大的兴趣^[4]。Milipore公司在80年代中期早开发出“purepore”型微孔滤膜，随后美国、日本等将膜组件应用于食品、医药和水处理等行业。我国近几年研制出平板微孔膜、中空纤维微孔膜、平板超滤膜和中空纤维超滤膜，其中微滤膜由于具有良好的疏水性己成功地用于膜蒸馏、气体净化、有机溶剂精制等方面。但是在生化制药、食品饮料及水净化等水相分离体系的应用领域，存在的突出问题就是的PVDF表面能极低(临界表面张力γ_c=25mN/m，表面基团—CF₂—的γ_c=18mN/m，表面基团—CH₂—的γ_c= 31mN/m)，可润湿性很差，具有很强的疏水性，导致成膜后的水通量较低。实验表明，在分离油水体系尤其是含蛋白质或活性生物体的溶液时，污染物易在膜表面和膜孔内吸附，使的膜通量随运行时间的延长而下降，导致分离性能下降，造成了膜的污染。膜的清洗主要分为物理清洗和化学清洗。物理清洗是利用高速的水或空气与水的混合流体冲刷膜表面，这种方法具有不引入新污染物、清洗步骤简单、对膜损伤小等特点，但该法只对污染初期的膜有效，清洗效果不能持久。化学清洗是在水流中加入适合的化学药剂，连续循环清洗，该法能清除复合污垢，迅速恢复膜通量。在实际运行中，对于污染严重的膜，仅靠物理清洗很难使膜通量完全恢复，必须借助化学清洗。化学清洗剂的选择应根据污染物的类型和污染程度，以及膜的物理化学特性来进行，强碱主要清除油脂、蛋白、藻类等的生物污染、胶体污染及大多数的污染物，所以我们通常会采用NaOH的碱液进行清洗^[5]。清洗的过程中，出现了一个比较严重的问题，在长期的浸泡中，PVDF膜开始变黄甚至发黑，破坏了PVDF膜表面的结构，降低了膜的使用寿命，进而制约了其在膜分离领域的应用。

因此，本课题目的是确定影响PVDF耐碱性的主要因素，提高PVDF膜在高温高浓度碱液下的耐碱性，延长膜的使用寿命，使其能更好的运用在膜分离领域。

1.2 PVDF与碱的脱氟反应机理

1.2.1反应原理

一般认为的碱降解机理的化学方程式：

—(CH₂—CF₂)— +  XOH → —(CH=CF) — + XF + H₂O

X = Li or Na。

这一机理已经普遍的被接受了，并且通过几个实验小组的研究产生了一系列比较适中的实验数据。

而Brewis，Kise和Ogata却通过多烯链上氢氧化和羰基键的形成来扩大了这一机理。下面是由Brewis等人所提出的机理是：