Polyfluorure de vinylidène

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Polyfluorure de vinylidène
Polyfluorure de vinylidène
Identification
Nom IUPAC poly(1,1-difluoroéthylène)
Synonymes

poly(fluorure de vinylidène), PVDF

No CAS 24937-79-9
PubChem 6369
SMILES
InChI
Propriétés chimiques
Formule brute C2H2F2(C2H2F2)n
Masse molaire[1] 64,0341 ± 0,0017 g/mol
C 37,51 %, H 3,15 %, F 59,34 %,
Propriétés physiques
fusion 170 à 180 °C
Masse volumique 1,78 g·cm-3
Pression de vapeur saturante 15 mmHg (32 °C)
Conductivité thermique 0,18 W m−1 K−1
Cristallographie
Structure type semi-cristalline
Propriétés optiques
Indice de réfraction n^{ 20 }_{  }  1,42 [2]
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.

Le polyfluorure de vinylidène est un polymère du fluorure de vinylidène. Son nom anglais est « PolyVinyliDene Fluoride », ce qui explique son code ISO : PVDF. Il est commercialisé sous les noms Dyflor (Evonik), Foraflon, Kynar (Arkema) et Solef (Solvay).

Le PVDF est un fluoropolymère thermoplastique semi-cristallin (environ 50%) très résistant. À l’instar des autres fluoropolymères, il supporte les rayons ultraviolets, a une bonne résistance au feu et les agents chimiques les plus corrosifs, et a d'ailleurs été utilisé en premier lieu pour l'isolation électrique. En 1969, le professeur Kawaï découvre les propriétés piézolélectriques de ce polymère ouvrant ainsi le champ à de nouvelles applications (transducteurs, batteries..).

Applications[modifier | modifier le code]

Les applications du PVDF sont multiples, mais limitées par son coût de fabrication. On l'utilise pour la tuyauterie, les accessoires et les cuves dans l'industrie chimique, l'isolation électrique de fils et d'éléments piézoélectriques en électronique. On l'inclut aussi dans les revêtements liquides pour la construction. On l'utilise en biotechnologie comme membrane (à l'instar de la nitrocellulose plus commune) pour transférer des protéines que l'on a préalablement séparées par électrophorèse dans une technique appelée le western blot ou immunobuvardage en français.

Utilisé également par les pêcheurs, pour faire des bas de ligne solides et performants (appellation Fluorocarbone). Remplaçant avantageusement les fils d'acier, son indice de réfraction très proche de celui de l’eau, lui procure une quasi-invisibilité. Sa résistance est supérieure aux fils en nylon grâce à une parfaite imperméabilité. Il coule trois fois plus vite qu’un fil traditionnel. De plus, il amortit parfaitement les chocs et bénéficie d’une excellente résistance à l’abrasion.

Structure[modifier | modifier le code]

Selon la structure de la maille cristalline, le PVDF présente des propriétés di-, piézo-, pyro- et ferroélectriques. Ces caractéristiques le rendent utile pour fabriquer des sondes et batteries. Le PVDF comporte 3 phases cristallines principales :

  • Alpha : phase la plus courante obtenue par cristallisation à partir de l'état fondu. Elle est apolaire due à sa conformation de chaîne TGTG' (où T : conformation Trans, G conformation Gauche).
  • Beta : phase la plus polaire due à sa conformation TTTT, obtenue classiquement par étirage de la phase alpha, ou par recristallisation à partir de l'état fondu sous hautes température et pression, ou même par ajout de charges.
  • Gamma : phase polaire de conformation TTTGTTG' souvent obtenue par ajout d'un solvant polaire[3].

Pour pouvoir présenter des propriétés piézoélectriques, le PVDF doit être sous forme polaire.

Son intervalle d'emploi en continu varie de −30 à 150 °C due aux deux principales transitions thermiques : sa transition vitreuse est située à -40°C (i.e. passage d'un état vitreux à un état « caoutchouteux »); et sa transition de Curie, lorsque le PVDF est ferroélectrique, est quasiment confondue avec la fusion, soit entre 150°C et 160°C.

Propriétés physiques[modifier | modifier le code]

Propriétés Système métrique Unités anglaises
Masse volumique 1 780 kg·m-3 111 lb·ft-3
Zone de fusion 170 à 180 °C 338 à 356 °F
Coefficient de dilatation linéaire 130×10−6 K−1
Module d'élasticité 3501 100 MPa 50160 kp.s.i.
Résistance à la rupture 1535 MPa 2,25,0 kp.s.i.
Allongement à la rupture 200750 %
Résistivité volumique 1×1012 Ω·m
Permittivité diélectrique 49,08 pF·m-1 à 1 kHz

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
  2. (en) J. G. Speight, Norbert Adolph Lange, Lange's handbook of chemistry, McGraw-Hill,‎ 2005, 16e éd., 1623 p. (ISBN 0-07-143220-5), p. 2.807
  3. Nalwa, H.S., Ferroelectric Polymers : chemistry physics and applications, 1995, p. 183

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Lien externe[modifier | modifier le code]

Bibliographie[modifier | modifier le code]