1.概述

聚偏氟乙烯PVDF是一種半結(jié)晶性高分子材料，結(jié)晶度一般為50％~60％，常見(jiàn)的結(jié)晶相有α、β和γ相三種， 如圖所示。α相為

ＴＧＴＧ′（Ｔ為反式，Ｇ和Ｇ′為 左右式的方式排列）的螺旋結(jié)構(gòu)，是這幾種晶型最穩(wěn)定的，但由于偶極子的反平行堆積，α相是非 

極性的，不具有壓電性。β相為ＴＴＴ結(jié)構(gòu)，氟原子 和氫原子按照全反構(gòu)象排列，偶極子方向正交于分子 鏈鏈軸，是極化值最高的

結(jié)晶相，表現(xiàn)出最優(yōu)異的壓 電響應(yīng)性。因此，PVDF薄膜的壓電性能與β晶型 含量的息息相關(guān)，β晶型含量高低直接決定PVDF薄 膜

壓電性能的強(qiáng)弱。目前，對(duì)于PVDF壓電性能的表 征方法有多種，施加外力測(cè)產(chǎn)生的電荷數(shù)（單位PC/N）；施加電壓測(cè)震動(dòng)的速度

（單位PM/Ｖ），兩者是 等價(jià)的。也有一些研究人員將所制PVDF壓電薄膜制 備成壓電納米發(fā)電機(jī)后，通過(guò)比較納米發(fā)電機(jī)電壓輸

出的高低來(lái)比較PVDF壓電薄膜的壓電性能強(qiáng)弱。

圖 PVDF常見(jiàn)結(jié)晶相鏈構(gòu)象圖

2.制備方式

2.1制膜

PVDF壓電薄膜制備的首要步驟是制膜。常見(jiàn)的PVDF前驅(qū)體制膜過(guò)程方法有熔融法、溶劑法和靜電紡絲法。熔融法是通過(guò)熔融

擠出或熱壓成膜，溶液法是通過(guò)涂覆溶液成膜。前兩種方法 制得薄膜β相含量低，需要進(jìn)一步拉伸處理提高β相 含量，并進(jìn)行電極

化。而靜電紡絲法，由于加工過(guò)程分子取向，產(chǎn)生的β相含量較高，可以省略電極化步驟。

表 PVDF壓電薄膜前驅(qū)體制膜方法優(yōu)缺點(diǎn)與影響因素

圖 溶劑法處理過(guò)程

圖 靜電紡絲法處理過(guò)程

2.2拉伸

目前拉伸方法主要包括單軸拉伸、雙軸拉伸和協(xié)同拉伸，如表所示，研究方向多為拉伸過(guò)程拉伸參數(shù)的變化對(duì)PVDF薄膜β相含

量和薄膜微觀結(jié)構(gòu)的影響。

表 拉伸方法的優(yōu)缺點(diǎn)比較

2.3極化處理

PVDF壓電薄膜經(jīng)過(guò)拉伸處理后，薄膜內(nèi)部的晶 型由α晶型轉(zhuǎn)變?yōu)棣戮停潜∧?nèi)部偶極子仍處 于隨機(jī)排列的狀態(tài)，必須經(jīng)

過(guò)極化處理，使偶極子按 一定的方向規(guī)則排列，PVDF薄膜宏觀上才表現(xiàn)出壓電性能。

圖 極化處理過(guò)程

3.市場(chǎng)分析

產(chǎn)業(yè)鏈來(lái)看，產(chǎn)業(yè)鏈上游生產(chǎn)PVDF通常有乙炔路線和VDC路線，乙炔路線是由乙炔和氫氟酸生產(chǎn)R152a，再與液氯形成R142b

進(jìn)而得到VDF，VDC路線則是由VDC與氫氟酸反應(yīng)得到R141b再與氫氟酸形成R142b，隨后由R142b生產(chǎn)偏氟乙烯進(jìn)而聚合成PVDF

。下游PVDF早期在國(guó)內(nèi)主要應(yīng)用于涂料領(lǐng)域，但隨著鋰電、光伏等行業(yè)景氣度提升，現(xiàn)廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、航空航天、光學(xué)儀器、

兵器工業(yè)等應(yīng)用領(lǐng)域，同時(shí)是鋰電池中重要的粘結(jié)劑，也可以作為太陽(yáng)能背板膜的耐候?qū)印?/span>

偏氟乙烯有多種來(lái)源，最關(guān)鍵原材料是R-142b，R-142b屬于二代制冷劑，是被限制生產(chǎn)和使用的一種氟化工產(chǎn)品。R-142b是我

國(guó)進(jìn)行配額管理的產(chǎn)品，每年生態(tài)環(huán)境部公布各家企業(yè)允許生產(chǎn)配額，且配額逐年減少。數(shù)據(jù)顯示，2023年我國(guó)R-142b生產(chǎn)配額下降

至9355噸，內(nèi)用生產(chǎn)配額下降至5799噸。

PVDF下游應(yīng)用領(lǐng)域包含涂料、注塑、鋰電用途、水處理膜及太陽(yáng)能背板膜，受益于鋰電池市場(chǎng)高景氣度，PVDF在鋰電池領(lǐng)域需

求占比提升明顯，數(shù)據(jù)顯示，2022年國(guó)內(nèi)PVDF在鋰電池領(lǐng)域需求占比達(dá)到68%。

從幾年前開(kāi)始，國(guó)內(nèi)企業(yè)逐漸掌握生產(chǎn)工藝，產(chǎn)品質(zhì)量隨時(shí)間提高，成功打入下游市場(chǎng)，目前國(guó)產(chǎn)鋰電池級(jí)PVDF在低端領(lǐng)域用量

較大。隨著PVDF下游需求持續(xù)增長(zhǎng)，國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)一步提升，PVDF國(guó)產(chǎn)替代前景廣闊、廠商高速擴(kuò)產(chǎn)。數(shù)據(jù)顯示，2022年國(guó)內(nèi)

PVDF行業(yè)產(chǎn)能前三為浙江孚諾林、東岳集團(tuán)、內(nèi)蒙三愛(ài)富，分別占比19%、17%、14%。

中國(guó)聚偏氟乙烯結(jié)構(gòu)比例嚴(yán)重失調(diào)，以低端應(yīng)用為主，集中在建筑涂料、化工設(shè)備用途，占整個(gè)中國(guó)聚偏氟乙烯市場(chǎng)80%。高端

聚偏氟乙烯是導(dǎo)彈、衛(wèi)星等尖端國(guó)防軍工中不可缺少的關(guān)鍵性材料，也越來(lái)越多地應(yīng)于于新興民用領(lǐng)域，中國(guó)高端聚偏氟乙烯市場(chǎng)需

求正快速增長(zhǎng)。然而，高端聚偏氟乙烯產(chǎn)品生產(chǎn)在中國(guó)仍屬空白，產(chǎn)品被國(guó)際品牌所壟斷，主要依賴進(jìn)口獲得。

聚偏氟乙烯（PVDF）是一種高性能的熱塑性聚合物，廣泛應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域，包括化工、電子、汽車和建筑行業(yè)。以下是PVDF的

一些常見(jiàn)應(yīng)用痛點(diǎn)和最新研究方向：

應(yīng)用痛點(diǎn)：

耐化學(xué)性: 雖然PVDF具有良好的耐化學(xué)性，但在某些極端環(huán)境下，比如高濃度的酸或堿中，其性能可能會(huì)降低。

加工難度: PVDF加工溫度較高，對(duì)加工設(shè)備要求較高。

成本: 相比其他類型的塑料，PVDF的成本較高。

最新技術(shù)熱點(diǎn)：

PVDF在能量存儲(chǔ)中的應(yīng)用：研究人員開(kāi)發(fā)了基于PVDF的高性能超級(jí)電容器和鋰離子電池隔膜。這些研究主要集中在改進(jìn)PVDF

的電化學(xué)穩(wěn)定性和離子傳導(dǎo)性能。

PVDF納米纖維的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用：PVDF納米纖維在組織工程和藥物遞送系統(tǒng)中顯示出巨大潛力。最新的研究包括改善PVDF纖維

的生物相容性和功能化，以促進(jìn)細(xì)胞生長(zhǎng)和藥物有效釋放。

PVDF的環(huán)境應(yīng)用：最近的研究集中在利用PVDF制造高效的水處理和空氣凈化膜。通過(guò)改變PVDF膜的微觀結(jié)構(gòu)和表面特性，可

以提高其對(duì)污染物的過(guò)濾效率。

未來(lái)展望

4.總結(jié)與展望

聚偏氟乙烯（PVDF）是一種半結(jié)晶性高分子材料，因其獨(dú)特的β晶型結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)出優(yōu)異的壓電性能，被廣泛應(yīng)用于各種感應(yīng)器和

執(zhí)行器。PVDF薄膜的制備主要包括制膜、拉伸、極化等步驟，其中，制膜方法（如熔融法、溶劑法和靜電紡絲法）和拉伸方法（單軸

、雙軸、協(xié)同拉伸）對(duì)最終薄膜的性能有顯著影響。市場(chǎng)方面，PVDF主要應(yīng)用于涂料、注塑、鋰電池、水處理膜及太陽(yáng)能背板膜等領(lǐng)

域。特別是在鋰電池市場(chǎng)的高景氣度推動(dòng)下，PVDF在鋰電池領(lǐng)域的需求占比顯著提升。中國(guó)市場(chǎng)在聚偏氟乙烯的應(yīng)用上主要集中在低

端領(lǐng)域，如建筑涂料和化工設(shè)備，但對(duì)高端聚偏氟乙烯的需求正在快速增長(zhǎng)。未來(lái)展望方面，PVDF技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)主要集中在以下幾

個(gè)方面：

表 技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

總體來(lái)看，PVDF技術(shù)在未來(lái)的發(fā)展將聚焦于提高性能、拓展應(yīng)用領(lǐng)域以及解決現(xiàn)有的技術(shù)和成本挑戰(zhàn)，以滿足日益增長(zhǎng)的市場(chǎng)需

求。隨著研發(fā)的深入，預(yù)計(jì)PVDF將在能量、生物醫(yī)學(xué)和環(huán)保領(lǐng)域發(fā)揮更加重要的作用。同時(shí)，中國(guó)市場(chǎng)的高端PVDF需求增長(zhǎng)為國(guó)內(nèi)生

產(chǎn)商提供了巨大的發(fā)展機(jī)遇，尤其在國(guó)際品牌壟斷的高端市場(chǎng)中。