पोलीविनीलीडेंस फ्लोराइड

पॉलीविनाइलिडीन फ्लोराइड या पॉलीविनाइलिडीन डिफ्लुओराइड (पीवीडीएफ) एक अत्यधिक गैर-प्रतिक्रियाशील तापसुघट्य फ्लुओरोबहुलक है जो कि विनाइलिडीन फ्लोराइड के बहुलकीकरण द्वारा निर्मित होता है। इसका रासायनिक सूत्र (C2H2F2)n है।

पीवीडीएफ एक विशेष सुघट्य है जिसका उपयोग उच्चतम शुद्धता की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों में किया जाता है, साथ ही विलायक, अम्ल और हाइड्रोकार्बन के प्रतिरोध के लिए भी उपयोग किया जाता है। पीवीडीएफ में पॉलीटेट्राफ्लोरोएथिलीन जैसे अन्य फ्लुओरोबहुलक की तुलना में कम घनत्व 1.78 ग्राम/सेमी3 है।

यह नलिकायन उत्पाद, पत्रक, नलिका, आवरण, पट्टिका और तार के लिए विसंवाहक के रूप में उपलब्ध है। इसे अंतःक्षिप्त, संचित या वेल्डेड किया जा सकता है और सामान्यतः रासायनिक, अर्धचालक, चिकित्सा और रक्षा उद्योगों के साथ-साथ लिथियम-आयन बैटरी में भी इसका उपयोग किया जाता है। यह एक तिर्यक बद्ध बंद-कोशिका फोम के रूप में भी उपलब्ध है, जो विमानन और अंतरिक्ष प्रौद्योगिकी अनुप्रयोगों में तेजी से एक विदेशी 3डी मुद्रक संवाहक तार के रूप में उपयोग किया जाता है। यह खाद्य उत्पादों के साथ बार-बार संपर्क में भी इस्तेमाल किया जा सकता है, क्योंकि यह एफडीए-अनुपालन और इसके अवक्रमण तापमान के नीचे गैर विषैले है। एक महीन चूर्ण श्रेणी के रूप में, यह धातुओं के लिए उच्च अंत रंग में एक घटक है। इन PVDF रंग में बेहद अच्छी चमकदार और रंग अवरोधन है। वे दुनिया भर में कई प्रमुख इमारतों पर उपयोग में हैं, जैसे मलेशिया में पेट्रोनेस टॉवर्स और ताइवान में ताइपे 101, साथ ही वाणिज्यिक और आवासीय धातु छत पर भी उपयोग में हैं।

PVDF झिल्लियों का उपयोग प्रोटीन के स्थिरीकरण के लिए पश्चिमी धब्बों में किया जाता है, क्योंकि इसमें अमीनो अम्ल के लिए गैर-विशिष्ट संबंध होते हैं।

PVDF का उपयोग सुपरकैपेसिटर में कार्बन विद्युतद्वार के लिए योजक घटक के रूप में और अन्य विद्युत रासायनिक अनुप्रयोगों के लिए भी किया जाता है।

नाम
PVDF को KF (कुरेहा रासायनिक उद्योग), हायलर (सोल्वे S.A.), हायलर (अरकेमा) और सोलफ (सोल्वे) सहित कई ब्रांड नामों के तहत बेचा जाता है।

गुण
1969 में, PVDF में मजबूत दाबविद्युत देखी गई, जिसमें पोलेड की दाब वैद्युत् गुणांक (एक शुद्ध द्विध्रुवीय क्षण को प्रेरित करने के लिए एक मजबूत विद्युत क्षेत्र के तहत रखा गया) 6-7 pC / N जितनी बड़ी पतली झिल्ली थीं: जो किसी भी अन्य बहुलक में देखी गई तुलना में 10 गुना बड़ी थी।

पीवीडीएफ में एक कांच संक्रमण ताप (Tg) लगभग -35 डिग्री सेल्सीयस और सामान्यतः 50–60% पारदर्शी होता है। सामग्री को इसके दाब वैद्युत् गुण देने के लिए, इसे यांत्रिक रूप से आणविक श्रृंखलाओं को उन्मुख करने के लिए बढ़ाया जाता है और फिर तनाव के तहत ध्रुवित किया जाता है। पीवीडीएफ कई रूपों में उपस्थित है: अल्फा (TGTG'), बीटा (TTTT), और गामा (TTTTTTG') चरण, पारपक्ष (T) या अपरिमार्जित (G) संयोजन के रूप में श्रृंखला अनुरूपता पर निर्भर करता है। पीवीडीएफ एक लोहवैद्युत बहुलक होता है जब इसे ध्रुवित किया जाता है, जो कुशल दाब वैद्युत् और तापविद्युत् गुण प्रदर्शित करता है। ये विशेषताएँ इसे संवेदक और बैटरी (बिजली) अनुप्रयोगों में उपयोगी बनाती हैं। कुछ नए थर्मोग्राफिक कैमरा संवेदक में पीवीडीएफ की पतली आवरणों का उपयोग किया जाता है।

अन्य लोकप्रिय दाब वैद्युत् सामग्रियों के विपरीत, जैसे कि लीड जिरकोनेट टाइटेनेट (पीजेडटी), पीवीडीएफ में एक नकारात्मक D33 दाब वैद्युत् गुणांक है। प्रकृति के अनुसार, इसका मतलब है कि समान विद्युत क्षेत्र के संपर्क में आने पर पीवीडीएफ विस्तार या इसके विपरीत होने के स्थान पर संकुचित हो जाएगा।

ऊष्मीय
पीवीडीएफ राल को इसकी ऊष्मीय स्थिरता का परीक्षण करने के लिए उच्च ताप प्रयोगों के अधीन किया गया है। PVDF को 10 वर्षों के लिए 302 °F (150 °C) पर आयोजित किया गया था, और निम्नलिखित मापों से संकेत मिलता है कि कोई ऊष्मीय या ऑक्सीकर विघटन नहीं हुआ है । PVDF राल को 707 °F (375 °C) तक स्थिर दर्ज किया गया है।

रासायनिक संगतता
पीवीडीएफ तापसुघट्य सामग्री के बीच एक बढ़ी हुई रासायनिक प्रतिरोध और संगतता प्रदर्शित करता है। पीवीडीएफ को उत्कृष्ट / निष्क्रिय प्रतिरोध माना जाता है:
 * प्रबल अम्ल, दुर्बल अम्ल,
 * आयनिक, लवण विलयन,
 * हैलोजनीकृत यौगिक,
 * हाइड्रोकार्बन,
 * सुगंधित विलायक,
 * वसीय विलायक,
 * अपचायक,
 * शक्तिहीन आधार।

रासायनिक संवेदनशीलता
पीवीडीएफ, अन्य फ्लुओरोबहुलक के समान, सामान्य रूप से निम्नलिखित रासायनिक परिवारों के साथ रासायनिक संवेदनशीलता प्रदर्शित करता है:
 * मजबूत आधार, क्षारक,
 * एस्टर,
 * कीटोन्स।

आंतरिक गुण और प्रतिरोध
पॉलीविनाइलिडीन फ्लोराइड कुछ उच्च-केन्द्रित अनुप्रयोगों में अंतर्निहित प्रतिरोध विशेषताओं को व्यक्त करता है। अर्थात् ये निम्न हैं: ओजोन ऑक्सीकरण प्रतिक्रियाएं, परमाणु विकिरण, यूवी क्षति, और सूक्ष्मजैविक, कवक विकास। इन स्थितियों के लिए पीवीडीएफ का प्रतिरोध तापसुघट्य सामग्रियों के बीच काफी विशिष्ट है। पीवीडीएफ की कार्बन और फ्लोराइड मौलिक स्थिरता इस प्रतिरोध में योगदान देती है, साथ ही इसके प्रसंस्करण के दौरान पीवीडीएफ के बहुलक एकीकरण भी।

प्रसंस्करण
पीवीडीएफ को मुक्त मूलक (या नियंत्रित-मूलक) बहुलकीकरण प्रक्रिया द्वारा गैसीय विनाइलिडीन फ्लोराइड (वीडीएफ) एकलक से संश्लेषित किया जा सकता है। इसके बाद गलित संचकन, या विलयन से प्रसंस्करण (जैसे विलयन संचकन, प्रचक्रण विलेपन और आवरण संचकन) जैसी प्रक्रियाएं हो सकती हैं। लैंगमुइर-ब्लॉडगेट आवरणें भी बनाई गई हैं। समाधान-आधारित प्रसंस्करण की स्तिथि में, उपयोग किए जाने वाले विशिष्ट विलायक में डाइमिथाइलफोर्माइड और अधिक वाष्पशील ब्यूटेनोन सम्मिलित हैं। जलीय पायस बहुलकीकरण में, फ्लोरोसर्फैक्टेंट पेरफ्लुओरोनोनोइक अम्ल का उपयोग एकलक को घोलकर प्रसंस्करण सहायता के रूप में आयनों के रूप में किया जाता है। लगभग 177 °C के अपेक्षाकृत कम गलनांक के कारण अन्य फ़्लोरोपॉलीमर की तुलना में, इसमें बहुलक पिघलने की प्रक्रिया आसान होती है।

प्रसंस्कृत सामग्री सामान्यतः गैर-दाब वैद्युत् अल्फा चरण में होती है। दाब वैद्युत् बीटा चरण प्राप्त करने के लिए सामग्री को या तो बढ़ाया जाना चाहिए या तापानुशीतित किया जाना चाहिए। इसका अपवाद पीवीडीएफ पतली आवरण (माइक्रोमीटर के क्रम में मोटाई) के लिए है। पतली आवरणों और उन क्रियाधार के बीच अवशिष्ट तनाव, जिन पर उन्हें संसाधित किया जाता है, बीटा चरण के निर्माण के लिए पर्याप्त हैं।

दाब वैद्युत् प्रतिक्रिया प्राप्त करने के लिए, सामग्री को पहले एक बड़े विद्युत क्षेत्र में स्थापित किया जाना चाहिए। सामग्री की स्थापना के लिए सामान्यतः 30 मेगावोल्ट प्रति मीटर (एमवी/एम) से ऊपर के बाहरी क्षेत्र की आवश्यकता होती है। बड़ी दाब वैद्युत् प्रतिक्रिया प्राप्त करने के लिए प्रदंडन प्रक्रिया के उपरान्त मोटी आवरणों (सामान्यतः >100 माइक्रोमीटर|माइक्रोन) को गर्म किया जाना चाहिए। प्रदंडन प्रक्रिया के दौरान मोटी आवरणों को सामान्यतः 70-100 डिग्री सेल्सियस तक गर्म किया जाता है।

तंत्ररसायन द्वारा एक मात्रात्मक डिफ्लुओरिनेशन प्रक्रिया का सुरक्षित पर्यावरण के अनुकूल पीवीडीएफ अपशिष्ट प्रसंस्करण के लिए वर्णन किया गया था ।

अनुप्रयोग
पीवीडीएफ एक तापसुघट्य है जो अन्य तापसुघट्य, विशेष रूप से फ्लुओरोबहुलक के समान अनुप्रयोगों के लिए बहुमुखी प्रतिभा को व्यक्त करता है। पीवीडीएफ राल को गर्म किया जाता है और बहिर्बेधन और अंतःक्षेपी संचन में उपयोग के लिए सृज्नशील नलिका, पत्रक, आलेप, आवरणों और संचित किए गए पीवीडीएफ उत्पादों, जैसे थोक पात्र का उत्पादन किया जाता है। पीवीडीएफ तापसुघट्य्स के लिए सामान्य उद्योग अनुप्रयोगों में सम्मिलित हैं: * रासायनिक प्रसंस्करण,
 * बिजली, बैटरी और इलेक्ट्रॉनिक घटक,
 * निर्माण और वास्तुकला,
 * स्वास्थ्य देखभाल और औषध विज्ञान,
 * जैव चिकित्सा अनुसंधान,
 * अति-शुद्ध अनुप्रयोग,
 * परमाणु अपशिष्ट प्रबंधन,
 * शैलरसायन, तेल और गैस,
 * भोजन, पेय प्रसंस्करण,
 * पानी, अपशिष्ट जल प्रबंधन।

इलेक्ट्रॉनिक्स / बिजली में
पीवीडीएफ सामान्यतः बिजली के तारों पर पृथक्कर्ण इसके लचीलेपन, कम वजन, कम तापीय चालकता, उच्च रासायनिक संक्षारण प्रतिरोध और गर्मी प्रतिरोध के संयोजन के कारण के रूप में उपयोग किया जाता है। तार वेष्‍टन विद्युत परिपथ समन्वायोजन और मुद्रित परिपथ पट्ट पुनःकार्य में उपयोग किए जाने वाले अधिकांश संकीर्ण 30-गेज तार पीवीडीएफ-अछूता है। इस प्रयोग में तार को सामान्यतः व्यावसायिक नाम से किनार वायर कहा जाता है।

पीवीडीएफ के दाब वैद्युत् गुणों का उपयोग स्पर्शिक संवेदक सरणियों, सस्ते स्ट्रेन गेजेस और अल्पभार ऑडियो पारक्रमित्र के निर्माण में किया जाता है। पीवीडीएफ से बने दाब वैद्युत् पटल का उपयोग वेनेटिया बर्नी स्टूडेंट डस्ट काउंटर पर किया जाता है, जो नए क्षितिज अंतरिक्ष जांच का एक वैज्ञानिक उपकरण है जो बाहरी सौर मंडल में धूल के घनत्व को मापता है।

पीवीडीएफ लिथियम-आयन बैटरी के लिए समग्र विद्युतद्वार के उत्पादन में उपयोग की जाने वाली मानक योजक सामग्री है। पीवीडीएफ का समाधान 1−2% मिथाइलपायरोलिडोन में द्रव्यमान द्वारा N-मिथाइल-2-पाइरोलिडोन (NMP) को सक्रिय लिथियम स्टोरेज सामग्री जैसे ग्रेफाइट, सिलिकॉन, टिन, LiCoO2 LiMn2O4, या LiFePO4 और एक प्रवाहकीय योज्य जैसे कार्बन काजल या कार्बन नैनोफाइबर के साथ मिलाया जाता है,। इस घोल को धातु के विद्युत प्रवाह संग्राहक पर डाला जाता है, और NMP को संयोजन या विद्युतद्वार बनाने के लिए वाष्पित किया जाता है। पीवीडीएफ का उपयोग किया जाता है क्योंकि यह उपयोग की जाने वाली संभावित सीमा पर रासायनिक रूप से निष्क्रिय है और विद्युत् अपघट्य या लिथियम के साथ प्रतिक्रिया नहीं करता है।

जैव चिकित्सा विज्ञान में
जैव चिकित्सा विज्ञान में, पीवीडीएफ का उपयोग प्रतिरक्षाशोषण में एक कृत्रिम झिल्ली (सामान्यतः 0.22 या 0.45-माइक्रोमीटर छिद्र आकार के साथ) के रूप में किया जाता है, जिस पर बिजली का उपयोग करके प्रोटीन को स्थानांतरित किया जाता है ( पश्चिमी सोख्ता देखें)। पीवीडीएफ विलायक के लिए प्रतिरोधी है और इसलिए, इन झिल्लियों को आसानी से हटाया जा सकता है और अन्य प्रोटीनों को देखने के लिए पुन: उपयोग किया जा सकता है। पीवीडीएफ झिल्ली का उपयोग अन्य जैव चिकित्सा अनुप्रयोगों में एक झिल्ली निस्पंदन उपकरण के भाग के रूप में और प्रायः एक सुई निस्यंदक या चक्र निस्यंदक के रूप में किया जा सकता है। इस सामग्री के विभिन्न गुण, जैसे गर्मी प्रतिरोध, रासायनिक जंग के प्रतिरोध, और कम प्रोटीन बाध्यकारी गुण, इस सामग्री को जैव चिकित्सा विज्ञान में एक निर्जर्मीकरण निस्यंदक के रूप में दवाओं की तैयारी के लिए मूल्यवान बनाते हैं, और विश्लेषणात्मक तकनीकों के लिए प्रतिरूप तैयार करने के लिए एक निस्यंदक के रूप में जैसे कि उच्च-प्रदर्शन तरल वर्णलेखन (एचपीएलसी), जहां छोटी मात्रा में कण पदार्थ संवेदनशील और महंगे उपकरण को हानि पहुंचा सकते हैं।

पीवीडीएफ पारक्रमित्र को अर्धचालक पीज़ोरेसिस्टिव पारक्रमित्र की तुलना में प्रायिकता परीक्षण के लिए गतिशील रूप से अधिक उपयुक्त होने और पीजोसिरेमिक पारक्रमित्र की तुलना में संरचनात्मक एकीकरण के लिए अधिक अनुकूल होने का लाभ है। उन कारणों से, पीवीडीएफ सक्रिय संवेदक का उपयोग उनकी कम लागत और अनुपालन के कारण भविष्य की संरचनात्मक-स्वास्थ्य निगरानी विधियों के विकास के लिए एक मूल तत्व है।

उच्च तापमान प्रक्रियाओं में
पीवीडीएफ की प्रतिरोध विशेषताओं और ऊपरी तापमान प्रभावसीमा के कारण उच्च तापमान, गर्म अम्ल, विकिरण पर्यावरण अनुप्रयोगों में पीवीडीएफ का उपयोग नलिकायन, परत और आंतरिक आलेप के रूप में किया जाता है। नलिकायन के रूप में, PVDF को 248 °F (120 °C) तक निर्धारित किया गया है। पीवीडीएफ उपयोगों के उदाहरणों में परमाणु प्रतिघातक अपशिष्ट प्रबंधन, रासायनिक संश्लेषण और उत्पादन, (सल्फ्यूरिक अम्ल, सामान्य), वायु प्रेरण और वाष्पित्र कार्य नलिका सम्मिलित हैं।

अन्य उपयोग
पीवीडीएफ का उपयोग विशेष एकतंतुक मछली पकड़ने की जाल के लिए किया जाता है, जिसे नायलॉन एकतंतुक तार के लिए फ्लोरोकार्बन प्रतिस्थापन के रूप में बेचा जाता है। सतह कठिन है, इसलिए यह घर्षण और मछली के तेज दांतों के लिए अधिक प्रतिरोधी है। इसका प्रकाशिक घनत्व नायलॉन से कम है, जो तेज मछली की आंखों के लिए रेखा को कम स्पष्ट बनाता है। यह नायलॉन से भी सघन है, जिससे यह मछली की ओर तेजी से डूबता है।

सहबहुलक
सहबहुलक पॉली (विनाइलिडीन फ्लोराइड-को-हेक्साफ्लोरोप्रोपीलीन) या पीवीडीएफ-एचएफपी कृत्रिम भूमि के पटल में सह-बहुलक के रूप में प्रयोग किया जाता है।

पीवीडीएफ के सहबहुलक का उपयोग दाब वैद्युत् और बिजली अनुप्रयोगों में भी किया जाता है। सबसे अधिक इस्तेमाल किए जाने वाले सहबहुलक में से एक P(VDF-ट्राइफ्लोरोएथिलीन) है, जो सामान्यतः द्रव्यमान के अनुसार लगभग 50:50 और 65:35 के अनुपात में उपलब्ध होता है (लगभग 56:44 और 70:30 मोलीय अंशों के बराबर)। एक अन्य P (VDF-ट्राइफ्लोरोएथिलीन) है। वे सामग्री के पारदर्शीता में सुधार करके दाब वैद्युत् प्रतिक्रिया में सुधार करते हैं।

जबकि सहबहुलक की इकाई संरचना शुद्ध पीवीडीएफ की तुलना में कम ध्रुवीय होती है, सहबहुलक में सामान्यतः बहुत अधिक पारदर्शीता होती है। इसका परिणाम एक बड़ी दाब वैद्युत् प्रतिक्रिया में होता है: D33 P(VDF-TFE) के लिए शुद्ध PVDF में -33 pC/N की तुलना में मान -38 पिको-कूलॉम्ब/N जितना अधिक दर्ज किया गया है ।

त्रिबहुलक
इलेक्ट्रोमेकैनिकली प्रेरित तनाव की स्तिथि में पीवीडीएफ के त्रिबहुलक सबसे आशाजनक हैं। सबसे अधिक इस्तेमाल किए जाने वाले पीवीडीएफ-आधारित त्रिबहुलक P (वीडीएफ-ट्रफ-सीटीएफई) और P (वीडीएफ-ट्रफ-सीएफई) हैं। यह  रिलैक्सर -आधारित लोहवैद्युत त्रिबहुलक भारी तीसरे एकलक (क्लोरोट्रिफ्लोरोएथिलीन, CTFE) के यादृच्छिक समावेश द्वारा P(VDF-TrFE) सहबहुलक (जो प्रकृति में लोहवैद्युत है) की बहुलक श्रृंखला में निर्मित होता है। P (VDF-TrFE) सहबहुलक में CTFE का यह यादृच्छिक समावेश लोहवैद्युत ध्रुवीय चरण की लंबी दूरी के क्रम को बाधित करता है, जिसके परिणामस्वरूप नैनो-ध्रुवीय कार्यछेत्र का निर्माण होता है। जब एक विद्युत क्षेत्र लागू किया जाता है, तो अव्यवस्थित नैनो-ध्रुवीय कार्यछेत्र अपनी रचना को सिस-ट्रांस समावयवता रचना में बदल देते हैं, जिससे बड़े इलेक्ट्रोस्ट्रिक्टिव तनाव और ~ 50 के उच्च कमरे-तापमान परावैद्युत स्थिरांक होता है।

यह भी देखें

 * लोहवैद्युत बहुलक
 * क्लेबर का नियम
 * लोहविद्युत
 * तापविद्युत्