化学结构差异
聚偏氟乙烯(PVDF):其分子链是由偏氟乙烯(VDF)单体聚合而成,化学结构中含有CH-CF单元。这种结构使得PVDF分子链具有的极性,分子间作用力较强,包括偶极-偶极相互作用等。
聚四氟乙烯(PTFE):由四氟乙烯单体聚合形成,分子链全部由-CF-CF-单元构成。由于氟原子均匀对称地分布在碳链周围,PTFE分子呈非极性,分子间作用力主要是较弱的范德华力。
物理性质区别
密度:PVDF的密度在1.75-1.78g/cm3之间,相对较高;PTFE密度约为2.1-2.3g/cm3,比PVDF更重。
熔点和热稳定性:PVDF熔点在156-165℃左右,在常规加工温度下可以比较容易地进行成型加工;PTFE熔点高达327℃左右,且在高温下仍能保持良好的化学稳定性和机械性能,能够在-196℃-260℃的宽温度范围内长期使用,热稳定性更出色。
柔韧性和硬度:PVDF具有较好的柔韧性,可以制成多种形状,如薄膜、管材等,其硬度相对较低;PTFE也有柔韧性,但质地更软,触感类似蜡,容易被刮伤。
机械性能对比
强度和韧性:PVDF具有较高的拉伸强度和抗冲击韧性,拉伸强度一般在30-50MPa之间,能够承受的外力拉伸而不会轻易断裂;PTFE的拉伸强度相对较低,大约在14-35MPa之间,但它具有良好的韧性,在受到较大变形后不易破裂。
损性:PVDF材料的性能良好,这是因为其分子链结构较为紧密,且氟原子的存在增加了材料表面的硬度和光滑度;PTFE的摩擦系数极低,是已知固体材料中低的,具有优异的自润滑性,但性不如PVDF,在高负载或高摩擦速率的情况下容易产生磨损。
化学稳定性差异
耐腐蚀性:PVDF对大多数化学物质都具有优异的耐受性,能抵抗酸、碱、盐等多种化学试剂的侵蚀,但在一些强氧化剂(如高温浓硝酸)和某些有机溶剂(如某些含氟溶剂)面前,其稳定性稍逊一筹;PTFE几乎能耐所有的强酸、强碱和强氧化剂,化学稳定性更加,在化学环境下(如王水)也能保持稳定。
耐溶剂性:PVDF对大多数有机溶剂有较好的耐受性,但一些有机溶剂(如N-甲基吡咯烷酮)可能会对其产生影响;PTFE对几乎所有有机溶剂都表现出良好的耐受性,有机溶剂很难渗透和溶解它。
电学性能不同
介电性能:PVDF是一种优良的电介质材料,具有较高的介电常数(一般在7-10之间)和较低的介电损耗;PTFE的介电常数较低(约2.0-2.1),但介电损耗也非常低,在高频电场下具有出色的绝缘性能,更适合用于高频电子设备。
压电性和热电性:PVDF具有的压电和热电性能,当受到机械压力时能产生电荷,也能将温度变化转化为电信号,可用于制造传感器;PTFE则没有这种压电和热电性能。
加工性能比较
加工方式:PVDF可以通过挤出、注塑、溶液浇铸等多种加工方法制成各种产品,加工过程相对较容易控制;PTFE的加工比较困难,因为它的熔点高且在熔融状态下粘度,通常采用冷压成型后再进行烧结的加工工艺。
加工温度和难度:PVDF加工温度相对较低,一般在180-250℃之间;PTFE加工温度要求高,烧结温度通常在360-380℃左右,而且加工过程中需要严格控制工艺参数,否则容易出现产品质量问题。
成本与价格差异
PVDF的生产成本相对较低,价格也相对便宜。这是因为其生产工艺相对简单,原材料成本较低。而PTFE由于其的性能和复杂的生产工艺,生产成本较高,价格也更贵。在一些对性能要求不是特别苛刻的应用场景中,PVDF可以作为一种经济实惠的替代品。