聚偏氟乙烯(高度非反应性热塑性含氟聚合物)

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聚偏氟乙烯（英文名：Polyvinylidene 氟化物，PVDF），又称聚偏二氟乙烯、1,1-二氟乙烯均聚物，是结构重复单元为−CH2−CF2−的高度非反应性热塑性含氟聚合物。聚偏氟乙烯具有良好的耐热性、化学稳定性及优异的耐候、抗紫外线、高能辐射等特性。

聚偏氟乙烯化学式为（C2H2F2）n，分子量为40～60万，结晶度60～80%，含氟量占59%，无毒、无臭、无味，外观为半透明或白色粉体或颗粒，相对密度1.78g/cm3，熔点170～200℃，可在－60℃~+150℃范围内使用，能溶于二甲基乙胺等强极性溶剂。其分子链存在反式，反式－己二烯二酸锯齿构象（T）和螺旋构象（G），不同链构象堆砌可形成不同晶体结构，主要包括α晶、β晶和γ晶。聚偏氟乙烯加工方便，可采用通常的模塑、挤塑和注塑等方法加工。该材料广泛用作储槽、泵、整体阀门和排水管，工业控制电线和电线护套，户外建筑涂料和钢卷涂料；还具有压电、热电等功能，可制成各种形状复杂的传感器、医用材料等。聚偏氟乙烯应储于洁净、阴凉、干燥的库房，运输时预防受潮，勿与强酸、强有机碱及极性有机溶剂类共储运。

20世纪40年代末，杜邦获得聚偏氟乙烯合成专利。截至2021年，全球主要有法国阿科玛的Kynar、美国苏威的Solef、日本吴羽的Kureha、美国3M的Dyneon，中国的三爱富、东岳神州、巨化股份等生产聚偏氟乙烯。据中商产业研究院数据显示，2024年中国聚偏氟乙烯产能达14.6万吨，占全球总产能的40%以上。

简史

20世纪40年代末杜邦获得聚偏氟乙烯合成专利。1961年Pennwalt（现在的Arkema）公司开始商品化生产，1965年大规模工业化生产（商标Kynar500），其他厂家包括solvay公司、Daikin公司。商品分子量约30万～40万。其产量是含氟塑料排名第二的大宗材料，世界年产超过4万吨。

理化性质

聚偏氟乙烯（PVDF）是由偏氟乙烯聚合而成的结晶型聚合物。

①PVDF无毒、无臭、无味，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℃。

②PVDF分子量25万～100万，氟含量59%，具有良好的韧性、高强度、耐磨性和耐蠕变性，耐绝大多数化学品和溶剂；不耐发烟硫酸、强碱性伯胺、酮、醚等的侵蚀，溶解于二甲基甲酰胺和二甲基亚砜溶剂中。

③PVDF耐候性好、耐辐射、耐臭氧、耐紫外线，介电性能优。

④PVDF可以采用模压、挤出、注射、浇铸、喷涂、浸渍等成型方法加工成型。

⑤PVDF可用于电线电缆包覆、护套、电路板、热收缩管、电容器、开关、防腐容器、注塑轴承、机床导轨、齿轮、建筑装饰及薄膜包装等制品。

物理性质

聚偏氟乙烯是结构重复单元为−CH2−CF2−的聚合物，分子量为40～60万，含氟量占59%，无毒、无臭、无味，外观为半透明或白色粉体或颗粒，能溶于二甲基乙胺等强极性溶剂。属于热塑性结晶性高分子材料，熔点通常在170～200℃，密度1.78g/cm3，结晶度50%～60%，玻璃化转变温度（Tg）约-35℃。当暴露在火焰中时，聚偏氟乙烯是不可燃的，具有自熄性，氧指数为44%。

1、力学性能：聚偏氟乙烯的力学性能高，具有优良的耐磨性、柔韧性、高的拉伸强度和耐冲击性能。

2、热性能：聚偏氟乙烯的Tg为-39℃，脆化温度为-62℃，完全结晶熔融焓为90.4J/g，热分解温度为316℃以上，热变形温度为112~145℃，长期使用温度为-40~150℃，结晶度为60%~80%。

3、电性能：聚偏氟乙烯的介电常数（60~10⁶Hz）高达610~810，体积电阻率稍低，是截至2021年已发现的压电性最强的聚合物，同时聚偏氟乙烯保持了极佳的绝缘性。

化学性质

聚偏氟乙烯化学式为（C2H2F2）n，具有十分优异的力学性能和耐极端环境应力开裂性能，耐化学腐蚀性，压电、铁电及热电性能。

聚偏氟乙烯具有良好的化学稳定性，在室温下不被酸、碱、强氧化剂和卤族元素所腐蚀，发烟硫酸、强碱、酮、醚等少数化学品能使其溶胀或部分溶解，二甲基乙酰胺和二甲基亚砜等强极性有机溶剂能使其溶解成胶体状溶液。

聚偏氟乙烯具有优良的耐紫外线和高辐射性能，抗γ辐射能力强。聚偏氟乙烯对大多数气体与液体的渗透力低。聚偏氟乙烯有防霉菌性能。

晶体结构

聚偏氟乙烯是一种典型的半晶聚合物，分子链间排列紧密，又有较强的氢键，分子中含氟量为59%。具有高度规则的结构，大多数VDF单元都是头尾相连。

聚偏氟乙烯报道有α、β、γ、δ及ε5种晶型。在熔融加工条件下主要形成前3种晶型，其中α晶型最常见。α晶型为单斜晶系，分子链构型为TGTG'。β晶的形成一般在高压、拉伸、退火或固相挤出的条件下形成。β晶型为正交晶系，分子链构型为TTTT，晶胞中有极性的锯齿链。γ晶一般在高温下熔融形成，热处理温度一般在160~165℃。γ晶型与β晶型近似，分子链构型为TTTGTTTG'。在一定条件（热、电场、机械及辐射能的作用）下这几种晶型可以相互转化。在这5种晶型中，β晶型最为重要，作为压电及热电应用的主要是β晶型。聚偏氟乙烯的相对分子质量为15×10⁴~120×10⁴。

性能特征

压电性能

聚偏氟乙烯β晶型具有压电性能，即受到外力时能产生电荷，电荷量正比于压力大小。熔体冷却结晶得到的晶型是α晶型的球晶。此时每个晶胞内C-F偶极矩相互抵消，不具备极性。α晶型经拉伸转变为β晶型的片晶结构。带部分负电荷的氟化物和带部分正电荷的氢离子分别排列在薄膜的对应上、下两边，其晶胞内氟原子指向同一方向，形成微晶偶极结构，形成极性晶体。该薄膜经外电场和升温的作用，晶体内部偶极矩进一步旋转定向，形成垂直于膜平面的C-F偶极矩固定结构。正是固定取向极化和外力作用时的剩余极化的变化，引起压电效应。当这种薄膜拉伸5倍，并施加300千伏/厘米的电场，在80℃保持几小时，压电系数能达到压电陶瓷同一数量级，成为高性能压电材料。属于合成高分子中压电效应最显著的品种。

β-聚偏氟乙烯的压电特性特点如下：①与极化磁场呈线性关系；②与β型晶体的含量有定性关系；③驻极体持久极化非常稳定，高于极化温度时仍不会被破坏。偏氟乙烯与其他含氟单体共聚物也具有压电性。

加工性能

聚偏氟乙烯的热稳定性良好，可采用通用热塑性塑料的加工方法进行加工。加工聚偏氟乙烯时无须添加润滑剂和稳定剂等助剂。与全氟树脂不同，加工设备材质不必是不锈钢。聚偏氟乙烯没药树不吸湿，加工前不必干燥处理。

聚偏氟乙烯是高结晶聚合物，收缩率较大，约3%。聚偏氟乙烯产品可以进行锯、刨、钻、磨和车削等机械加工，还可以进行熔接和表面金属化等处理。

合成方法

聚偏氟乙烯通常采用两种聚合方式：

1、乳液聚合：主要配方包括含氟表面活性剂、链转移剂、缓冲试剂、水溶性引发剂（如过硫酸盐、2-丁二酮过氧化物等），反应温度在10～130℃，压力在10⁶～3×10⁷帕。

2、悬浮聚合：主要配方包括悬浮剂（如纤维素衍生物或聚乙烯醇）、反应交联剂TAIC、有机自由基引发剂（如2-异丁基过氧化物），反应温度35～100℃，压力在2×10⁶～6.8×10⁶帕。

应用

截至2021年，全球主要有法国阿科玛的Kynar、美国苏威的Solef、日本吴羽的Kureha、美国3M的Dyneon，中国主要有上海三爱富、山东东岳神州、巨化股份等生产聚偏氟乙烯。2023年7月10日10点8分，聚偏氟乙烯概念板块指数报791.512点，涨幅达3%，成交13.53亿元，换手率0.76%。截至2024年，据中商产业研究院数据显示，2024年中国聚偏氟乙烯产能达14.6万吨，占全球总产能的40%以上。

电子电气与半导体

聚偏氟乙烯具的应用十分广泛，如电线电缆绝缘护套、片材，电子器件用熔融流延薄膜，工业、商业及民用建筑用涂层（如建筑外墙、屋顶等），流体输送系统的管道、衬里、阀泵等，以及微滤膜（即超滤膜）、化工容器衬里、耳机内部发声膜、红外线传感器、水下听音器、电脑键盘、打印机等。

聚偏氟乙烯因具有压电性而用于特殊领域，如无偏压的电容声传感器元件、仪表传感元件等。聚偏氟乙烯压电材料柔软，可作极薄的元件。制成的声电换能器结构简单、重量轻、失真小、音质好。制作成的话筒、耳机等很小巧方便。聚偏氟乙烯特性阻抗与水接近，可制作水声换能器、红外检测器、光学二次谐波发生器等器件。

工业能源

聚偏氟乙烯主要用作食品包装材料，高性能电缆热收缩套管材料，电路导线护层，压电材料，热电、光电传感材料。可用电子束照射进行交联，用作电器绝缘材料、化工耐腐蚀材料等。聚偏氟乙烯分散液固体含量约20%～25%，粒度小于40微米，可用作水性涂料，使用于食品包装、金属外表长寿命保护层，以及石油化工防腐、建筑防紫外耐氟碳涂料等。用于制作多孔膜，其中作为电池隔膜在锂离子二次电池中应用消费量最大，也可用于分离膜。纺织成纤维，可用作过滤布、除尘填料、家用防阻燃织物等。也可制作中空纤维膜，用作分离材料。

聚偏氟乙烯材料阻燃，适用于易燃易爆高危行业；可过滤含微细杂质的腐蚀性介质，化学惰性优异，可与热塑性材料兼容，耐浓无机酸（尤其是硝酸储存）、脂肪族溶剂、离子与盐溶液，长期使用（可达40年）安全稳定，耐紫外线与电离辐射。聚偏氟乙烯耐候性与柔韧性优异，可制备透光涂层，高温下仍耐无机酸、卤族元素、氧化剂、弱碱、盐类及各类溶剂。

核电工业

聚偏氟乙烯用于核废料处理。凭借耐高温、耐酸性、抗辐射特性，聚偏氟乙烯可制作高温、强酸性、辐射环境下的管道、板材与衬里，适用温度最高120℃，应用于核反应堆废料管理、常规硫酸合成、空气箱、锅炉管道等场景。聚偏氟乙烯在350℃以上会分解释放含氟有毒物质，使用中需避免超过临界温度，远离明火。

航天工业

聚偏氟乙烯用于密封件、衬垫、垫片等部件，兼顾柔韧性与耐腐蚀性。

聚偏氟乙烯用于线缆涂层隔热，可制备交联闭孔泡沫材料，适用于航空航天轻量化部件，也可作为特种3D打印耗材；部分太阳系外宇宙尘埃密度探测空间探测器的核心器件，也采用聚偏氟乙烯制造。

电子与无线电工程

聚偏氟乙烯用作电介质、电线绝缘层（质轻、柔韧、隔热性好）；独特压电性能使其可响应并作用于电磁场，是锂离子电池复合电极的理想粘结剂，不与电解液、锂发生反应。聚偏氟乙烯薄膜用于精密电子器件防护、印制电路板、线缆绝缘、驻极体、热释电器件、触控开关、微处理器、太阳能集热器等。其压电性能还用于触觉传感器阵列、低成本应变片、轻质声转换器，新地平线号探测器的威尼斯伯尼学生尘埃计数器即采用聚偏氟乙烯压电面板。

聚偏氟乙烯绝缘层耐切割，适用于计算机设备面板、航空仪表及各类电子设备线缆，用作绕组绝缘材料、特种架空线缆与电机绕组防护涂层。20世纪40年代起，压电陶瓷传感元件已用于水声天线；基于聚偏氟乙烯薄膜的电声换能器可优化重量与尺寸，降低天线对水动力干扰的敏感性，无需额外刚性结构，可制备大面积柔性接收单元。聚偏氟乙烯膜化学稳定性与热稳定性优异，可用作锂离子电池隔膜，力学强度、孔径与关断性能达标，还可用于压电传感器、激光束轮廓传感器等。

建筑领域

聚偏氟乙烯用作耐侵蚀、防腐、耐候防护涂层（薄膜、涂料），可采用红外焊接、无缝焊接等工艺，不适用于化学粘接。聚偏氟乙烯常用于超纯水、化学品（酸、气体、有机化合物）输送泵阀与管道设备；聚合物涂层适用于户外严苛场景（工业建筑、化工设施、工业区建筑外墙），耐120℃高温、−60℃低温。填充型聚偏氟乙烯薄膜用作建筑饰面板，涂层应用于烟气管道、化工柜体、幕墙挂件、复合板材、屋顶；聚偏氟乙烯夹芯板适用于高盐雾、强腐蚀气候区域建筑（畜牧场等）。

聚偏氟乙烯用于外墙、装饰构件的高美学要求场景，保持色泽与光泽持久，也可作为防涂鸦涂层。聚偏氟乙烯最主要的应用之一为建筑涂料，涂覆于钢、铝等金属表面，为商用与民用建筑提供装饰与耐候防护；同时用于化工领域与电绝缘场景。

汽车工业

聚偏氟乙烯多层复合膜用于汽车外饰，可制备透明、彩色、金属色、珠光涂层，模拟木纹、皮革纹理与几何图案，应用于尾灯边框、后视镜外壳、前格栅、保险杠、门把手、车身防擦条等部件，成型装饰工艺赋予制品优异的保色、保光性与耐化学污染性能。

医疗行业

聚偏氟乙烯材料洁净度高、可灭菌，适用于制药洁净环境；耐形变、耐热，可高压蒸汽灭菌，用作医疗器械包装；聚偏氟乙烯缝合线耐化学腐蚀、无过敏反应，拉伸强度极高。

聚偏氟乙烯理想的生物医用稳定材料，组织反应小、无毛细渗透、抗血栓效果优异，适用于妇产科、普外科（骨科、心血管、整形重建外科）。目前聚丙烯补片广泛用于疝气修复，但临床应用表明其并非理想材料，多数聚丙烯补片植入腹壁后会引发炎症反应。

安全事宜

急救措施说明

一般建议：急救人员应采取充分防护措施避免自身接触，向接诊医生出示本安全数据表。

毒危性

1、物质或混合物的分类

根据欧盟法规（EC）第1272/2008号，该产品不属于危险物质或混合物。

2、标签要素

根据欧盟指令及相关成员国法律，本产品无需进行危险标识。

3、其他危害

该物质/混合物中，浓度≥0.1%的组分里，不含被认定为持久性、生物累积性和毒性物质（PBT），以及高持久性、高生物累积性物质（vPvB）的成分。

储存运输

聚偏氟乙烯应储于洁净、阴凉、干燥的库房。运输时预防受潮，勿与强酸、强有机碱及极性有机溶剂类共储运。

简史