ポリフッ化ビニル
ポリフッ化ビニル
名前
IUPAC名
ポリ(1-フルオロエチレン) [ 1 ]
その他の名前
ポリフッ化ビニル
識別子
略語 PVF
チェビ
ケムスパイダー
  • なし
メッシュポリビニル+フッ化物
プロパティ
（C 2 H 3 F）n
特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）における材料のものです。

ポリフッ化ビニル（PVF）または-(CH 2 CHF) n -は、主に航空機内装の難燃性コーティングや太陽光発電モジュールのバックシートに使用されるポリマー材料です。[ 2 ]また、レインコートや金属板にも使用されています。ポリフッ化ビニルは、フッ化ビニル単位の繰り返し構造を持つ熱可塑性フッ素ポリマーであり、構造的にはポリ塩化ビニルと非常によく似ています。

歴史

PVFベースのフィルムは、1961年にデュポン社によってテドラーという名前で初めて商品化されました。 [ 3 ] [ 4 ]

重合

VFの重合は、水性懸濁液またはエマルジョン中で行われる。VFは揮発性が高いため、高圧が必要となる。フッ素の電気陰性度が高いため、他のハロゲン化ビニルと比較して重合が困難である。[ 4 ]重合温度は50 ℃から150℃の範囲で変化し、生成物の結晶性、融点、分岐に影響を与える可能性がある。重合開始剤は過酸化物またはアゾ化合物である。[ 3 ]

成長中間体（VFラジカル）の共鳴安定性は低く、モノマー反転、分岐、連鎖移動反応を引き起こすことが多い。VFラジカルは反応性が高いため、不純物の存在は生成物の分子量と熱安定性に大きく影響する。また、重合媒体、界面活性剤、開始剤、その他の添加剤の選択肢も制限される。[ 4 ]

懸濁重合

液体のVFは水中に懸濁され、セルロースまたはポリビニルアルコールをベースとした水溶性ポリマーによって安定化される。無機塩も安定剤として作用する。懸濁重合は通常、有機過酸化物（例えば、ジイソプロピルペルオキシジカーボネート）によって開始されるが、紫外線や電離放射線も用いられる。しかし、ラジカルが存在しない場合は、紫外線によってVFはアセチレンとHFに分解される。[ 4 ]

乳化重合

乳化重合は、懸濁重合に比べて非常に低い圧力と低温で行うことができます。プロセス制御と反応熱除去の改善により、分子量、反応速度、収率が向上します。パーフルオロカルボン酸などのフッ素系界面活性剤は、40%の転化率でも高い反応速度を維持し、熱的および化学的に安定しており、PVFの特性を損なうことはありません。他の乳化剤（脂肪族アルコール硫酸塩、アルカンスルホン酸塩など）はそれほど効果的ではありません。[ 4 ]

処理

PVFは通常、薄膜やコーティングに加工されます。しかし、その水素結合と結晶性のため、潜在溶媒にPVFを溶解するには100℃以上の温度が必要です。溶融押出成形は、高極性溶媒へのPVFの潜在溶媒和とそれに続く凝集に依存しています。添加剤（可塑剤、顔料、安定剤など）の配合は、潜在溶媒へのPVFの分散によって行われます。溶媒は押出成形後に蒸発します。[ 4 ]

二軸延伸フィルムを製造するには、溶媒中に分散したPVFを横方向と二軸配向の両方で延伸する必要があり、これにより引張強度が向上します。また、未延伸フィルムはキャスト後にわずかに延伸されます。未延伸フィルムは延伸フィルムよりも柔軟性と成形性に優れ、破断伸びも高くなります。[ 5 ]

プロパティ

PVF の結合の大部分は頭尾結合であり、頭頭結合は 12～18 % に過ぎない。これらの不規則性が、おそらく融点（185 °C ～ 210 °C の範囲）の変動の原因である。PVFの結晶化度は、重合方法とポリマーの熱履歴に応じて 20 ～ 60 % の範囲である。重合温度が低いほど頭頭結合が減少し、高度に規則的な構造は高い結晶性を示すため、融点が上昇することがわかっている。立体規則性に関しては、PVF はほとんどがアタクチックであるが、これは融点に大きな影響を与えない。市販のアタクチックPVFフィルムは、190 °C で融点ピークを示す。 [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]

融点以下ではいくつかの転移相が起こり、主に低温Tgでは-15～-20℃、高温Tgでは40～50℃の温度範囲で起こります。[ 6 ]

PVFは100℃以下の一般的な溶媒には不溶です。温度を上げると極性溶媒（アミド、ケトンなど）に溶解します。室温では、 PVFフィルムは酸と塩基の両方、そして脂肪族、芳香族、アルコール系の液体に対して耐性があります。[ 3 ]

PVFの熱安定性は他のハロゲン化ビニルポリマーよりも優れており、不活性雰囲気下では450℃で骨格切断とHF損失が報告されているが、空気中では350℃でHF損失が起こる。[ 4 ]

安全性

PVFは優れた熱安定性を有するため、劣化しやすいPVCよりもはるかに安全です。PVFが劣化すると、反応性の高いHF酸が発生しますが、すぐに周囲の物質に吸収され、消散します。[ 7 ]

モノマーであるVFは可燃性で反応性が高く、空気と爆発性の混合物を形成し、「おそらくヒトに対して発がん性がある」と分類されています。[ 7 ]

PVFは皮膚反応や毒性作用を引き起こしていませんが、過剰曝露後は尿中のフッ素濃度が上昇しました。PVF製品を過熱すると、顔料や充填剤などの添加剤との相互作用が生じ、さらなるリスクが生じる可能性があります。テドラーフィルムの一部の配合には重金属化合物が含まれている可能性があり、二次加工（例：研磨）で発生する粉塵に含まれる可能性があります。[ 7 ]

外装および内装のPVF仕上げは、住宅や産業ビルの火災に関して追加の危険を引き起こすことはありません。なぜなら、他の建築材料の燃焼によって発生する一酸化炭素の方がはるかに危険だからです。[ 7 ]

応用

PVFの主な用途は、その熱安定性、および化学薬品、腐食剤、着色剤に対する一般的な不活性性により、保護コーティングおよび装飾コーティングです。PVFの塗布方法は、プレフォームフィルム（ラミネート）または分散液（コーティング）の2種類があります。これらのコーティングは、透明または着色が可能です。[ 4 ]

自動車業界では、PVFプライマーは塗料の密着性を向上させるために使用され、航空宇宙工学業界では、PVFフィルムはガラス繊維を含む断熱バッグに使用され、飛行機の外壁、貨物スペース、空調ダクトに使用されています。[ 4 ]

太陽電池の上部には透明なPVFフィルムが湿気から保護されており、下部には白色顔料フィルムが使用されています。 [ 4 ]

PVFフィルムはフェノール樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂には付着しないため、これらの樹脂の高温処理において離型フィルムとして使用することができます。[ 4 ]

参考文献

  1. ^ 「ポリ(ビニルフルオリド) (CHEBI:53244)」2012年7月14日閲覧。
  2. ^ “Tedlar PVF” . 2014年2月24日時点のオリジナルよりアーカイブ。2008年6月12日閲覧。
  3. ^ a b c dヒンツァー、クラウス;ジプリーズ、ティルマン。カールソン、D.ピーター。シュミーゲル、ウォルター (2014-01-31)。 「フッ素ポリマー、オーガニック」。ウルマンの工業化学百科事典。 pp.  1–55 . doi : 10.1002/14356007.a11_393.pub2。ISBN 978-3-527-30385-4。
  4. ^ a b c d e f g h i j k l Ebnesajjad, Sina (2011-07-15). 「フッ化ビニルポリマー（PVF）」.ポリマー科学技術百科事典. doi : 10.1002/0471440264.pst388.pub2 . ISBN 978-1-118-63389-2。
  5. ^ a b Alaaeddin, MH; Sapuan, SM; Zuhri, MYM; Zainudin, ES; AL-Oqla, Faris M. (2019-05-01). 「ポリフッ化ビニル（PVF）；その特性、用途、および製造の展望」 . IOPカンファレンスシリーズ：材料科学と工学. 538 (1) 012010. Bibcode : 2019MS&E..538a2010A . doi : 10.1088/1757-899X/538/1/012010 . ISSN 1757-8981 . 
  6. ^ Alaaeddin, MH; Sapuan, SM; Zuhri, MYM; Zainudin, ES; AL-Oqla, Faris M. (2018-11-06). 「ポリフッ化ビニル（PVF）とポリフッ化ビニリデン（PVDF）の特性と一般的な産業用途」 . IOPカンファレンスシリーズ：材料科学と工学. 409 (1) 012021. Bibcode : 2018MS&E..409a2021A . doi : 10.1088/1757-899X/409/1/012021 . ISSN 1757-899X . 
  7. ^ a b c d Ebnesajjad, Sina (2013).ポリフッ化ビニル：PVFの技術と応用. PDLハンドブックシリーズ. アムステルダム・ボストン: Elsevier. ISBN 978-1-4557-7885-0。
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