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高分子功能材料的含义及其分类
2014-03-14 14:04:21
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高分子具有多重结构(链节结构、分子结构、组态结构、微区结构等),结构的多重性决定了其性能的多重性。高分子的性质有的只取决于其中的一种结构,而有的则依赖于几种结构,这种复杂性为建立结构和性能之间的关系带来了很大的困难,而这种关系的建立是进行分子设计的基础。尖端科学技术和军事工业的发展,对高分子材料提出了越来越高的要求,各种功能高分子材料应运而生。功能高分子材料,除了其力学性能外,还具有物质分离,光、电、磁、能量储存和转化,生物医用等特殊性能,这种特殊功能是由它们的链结构、链上所带的功能基的种类、数量、分布以及高分子的聚集态和形态所确定的。如具有分离功能的高分子(离子交换树脂、螫合性树脂、吸附性树脂、分离膜和絮凝剂)、高分子催化剂、高分子液晶、光活性高分子材料、导电高分子材料、磁性功能高分子材料、能量转换和储存材料、高分子药物、医用高分子材料等,人们主要应用其分子水平的性质。
功能高分子材料可分为三大类:
1,物理功能高分子材料:导电高分子、高分子半导体、光导电高分子、压电及热电高分子、磁性高分子、光 功能高分子、液晶高分子和信息高分子材料等
2,化学功能高分子材料:反应性高分子、离子交换树脂、高分子分离膜、高分子催化剂、高分子试剂及人工脏器等
3,生物功能和医用高分子材料:生物高分子、模拟器、高分子药物及人工骨材料
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PVDF薄膜是国际上工程界和学术界公认的高抗污染膜材料,并且具备耐老化和耐磨功能。
在建筑领域,主要用于户外玻璃、外墙、广告牌等的保护;在水处理领域可作为超滤膜和微滤膜,用于污水、海水淡化等的前处理;在光伏领域,是可用作太阳能光伏电池背板用薄膜(涂层)。
FEP薄膜具有良好的阻燃性、绝缘性、易被染料着色等优势,主要应用于运输、化工处理、太阳能电池镀膜、指示材料、电路板、扁形电缆和高速公路指示牌等领域。其缺点一是成本高,二是融化状态下其抗腐蚀性较弱。
此外,其他含氟聚合物膜还有聚三氟氯乙烯(PCTFE)特氟龙网带和乙烯一三氟氯乙烯共聚物(ECTFE,简称F30)特氟龙胶带。由于具有良好的阻隔特性,这两种膜主要用于医药包装等领域。
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元素百科资讯频道:本文主要探讨含氟聚合物薄膜的分类与PTFE薄膜。
国内外含氟聚合物薄膜市场正处于高速发展阶段。2013年,美国含氟聚合物薄膜的市场规模约为13。4亿美元,预计2016年将增至16。1亿美元,年均增速将达6。2%。2013年我国功能性膜材料的市场总规模约为370亿元(不含膜组件和膜工程),其中含氟聚合物薄膜的市场总规模约为45亿元,国内产品市场占有率约为20%;预计到2020年,市场总规模将达到近100亿元。
含氟聚合物薄膜按用途可分为水处理用膜、离子交换膜、光伏用膜、特种包装膜等几大类;按成膜树脂种类可分为聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚全氟乙丙烯(FEP)和聚氟乙烯(PVF)薄膜等。
PTFE薄膜是应用最为广泛的品种,约占整个含氟聚合物膜市场份额的50%。PTFE薄膜大量用于飞机配件、电路板、风车组件、电线与电缆的绝缘胶带、电子与电气设备的绝缘材料、电容器的包装材料以及变压器的间隔装置等诸多领域,近几年年均增长率达6。3%。
与其他种类的含氟聚合物膜相比,PTFE薄膜最大的缺点是黏性高加工难度大,而通过改性则可以在一定程度上克服这一缺陷。
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元素百科资讯频道:本文主要探讨聚氟乙烯(PVF)薄膜。
聚氟乙烯(PVF)薄膜由氟乙烯单体聚合而成,具有耐候性、化学惰性和高强度的优点,可以在建筑、工业等行业中作为金属、硬质纤维板、毛毡、织物或塑料的保护层或装饰层使用。
具体应用领域有六个:
太阳能背板、大气采样袋、彩钢板、油墨印刷、空间膜材和岩棉包覆。
其中,太阳能电池背板是目前PVF膜最主要的应用领域。
若考虑大气采样袋、油墨印刷、空间膜材等领域的用量,预计到2020年我国PVF膜的需求量将达到1万t左右,我国百分之90%以上的产品需要进口。
目前国际上PVF膜生产处于领先地位的是美国杜邦公司。在我国中化蓝天集团已建成300t/a生产线,目前正拟建千吨级装置并实现上下游配套。中化蓝天集团是国家ODS替代品工程技术研究中心依托单位,其下属的浙江省化工研究院“浙江省新能源含氟薄膜加工实验室”已开发出以聚氟乙烯(PVF)和聚偏氟乙烯(PVDF)为主的多个氟树脂品种,成功应用于氟涂料、防腐制品、锂离子电池、太阳能电池、水处理膜等领域。
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