Polyfluorure de vinylidène

Le poly(fluorure 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).

Poly(fluorure de vinylidène)
Conduites d'eau ultrapure en PVDF.
Identification
Nom UICPA poly(1,1-difluoroéthylène)
Synonymes

PVDF
No CAS 24937-79-9
No ECHA 100.133.181
PubChem 6369
SMILES
InChI
Propriétés chimiques
Formule (C2H2F2)n
Masse molaire du motif de répétition : 64,034 1 g·mol-1
Propriétés physiques
T° transition vitreuse −40 °C
T° 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  1,42[1]
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.

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

Applications

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

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 trois 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) ;
  • bêta : 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[2].

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, dû aux deux principales transitions thermiques : sa transition vitreuse est située à −40 °C (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
Nom 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 350–1 100 MPa 50–160 kp.s.i.
Résistance à la rupture 15–35 MPa 2,2–5,0 kp.s.i.
Allongement à la rupture 200–750 %
Résistivité volumique ≥ 1×1012 Ω·m
Permittivité diélectrique 49,08 pF·m-1 à 1 kHz

Notes et références
  1. (en) J.G. Speight, Norbert Adolph Lange, Lange's handbook of chemistry, McGraw-Hill, , 16e éd., 1623 p. (ISBN 0-07-143220-5), p. 2.807
  2. Nalwa, H.S., Ferroelectric Polymers : chemistry physics and applications, 1995, p. 183

Voir aussi

Articles connexes

Liens externes

Bibliographie
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