فلوريد البولي فينيل

يُعدّ فلوريد البولي فينيل (PVF) أو –(CH₂CHF ₎ ₙ _– مادة بوليمرية تُستخدم بشكل أساسي في الطلاءات المُخفِّضة للاشتعال في مقصورات الطائرات الداخلية والألواح الخلفية للوحدات الكهروضوئية . ^{[ 2 ]} كما يُستخدم أيضًا في صناعة المعاطف الواقية من المطر والصفائح المعدنية. فلوريد البولي فينيل هو بوليمر فلوري حراري ذو وحدة فلوريد فينيل متكررة ، وهو مشابه جدًا من الناحية التركيبية لكلوريد البولي فينيل .

تم تسويق الفيلم المصنوع من مادة PVF لأول مرة في عام 1961 من قبل شركة دوبونت تحت اسم تيدلار. ^{[ 3 ] [ 4 ]}

تُجرى بلمرة فلوريدينات الفينيل (VF) في معلقات أو مستحلبات مائية على نطاق واسع . وتتطلب هذه العملية ضغوطًا عالية نظرًا لتقلب فلوريدينات الفينيل . كما أن السالبية الكهربية العالية للفلور تجعل عملية البلمرة أكثر صعوبة مقارنةً بهاليدات الفينيل الأخرى . ^{[ 4 ]} تتراوح درجات حرارة البلمرة بين 50 و150 درجة مئوية، ويمكن أن تؤثر على بلورية المنتج ونقطة انصهاره وتفرعه. ويتم بدء التفاعل باستخدام البيروكسيدات أو مركبات الآزو . ^{[ 3 ]}

يُعدّ استقرار الرنين للوسيط المتنامي ( جذر VF ) ضعيفًا، مما يؤدي غالبًا إلى انعكاسات المونومر ، والتفرع ، وتفاعلات نقل السلسلة . يؤثر وجود الشوائب بشكل كبير على الوزن الجزيئي والاستقرار الحراري للمنتج، نظرًا لأن جذر VF شديد التفاعل. وهذا يحدّ أيضًا من خيارات أوساط البلمرة ، والمواد الخافضة للتوتر السطحي ، والمحفزات ، أو الإضافات الأخرى. ^{[ 4 ]}

يُحوّل بولي فينيل فلورايد (PVF) عادةً إلى أغشية رقيقة وطلاءات . ومع ذلك، ونظرًا لروابطه الهيدروجينية وبلوريته ، يلزم درجة حرارة أعلى من 100 درجة مئوية لإذابة PVF في المذيبات الكامنة . تعتمد عملية المعالجة بالبثق بالصهر على ذوبان PVF الكامن في مذيبات شديدة القطبية وتكتله اللاحق . تتم إضافة المواد المضافة ( الملدنات ، والأصباغ ، والمثبتات ، إلخ) عن طريق تشتيتها مع PVF في المذيب الكامن . يُبخر المذيب بعد البثق . ^{[ 4 ]}

لإنتاج أغشية ثنائية التوجيه، يجب أن يكون لـ PVF المشتت في المذيب اتجاهان عرضيان وثنائيا التوجيه، مما ينتج عنه قوة شد أعلى . كما أن الأغشية غير الموجهة تتمدد قليلاً بعد الصب . وهي أكثر مرونة وقابلية للتشكيل ، وتُظهر استطالة أكبر عند الكسر مقارنةً بالأغشية الموجهة. ^{[ 5 ]}

معظم الروابط في بولي فينيل فلورايد (PVF) من نوع رأس-ذيل، بينما لا تتجاوز  نسبة الروابط من نوع رأس-رأس 12-18%. يُرجح أن تكون هذه الاختلافات هي سبب التباينات في درجة الانصهار ، التي تتراوح بين 185 و210 درجة مئوية. تتراوح بلورية بولي فينيل فلورايد بين 20 و60%، اعتمادًا على طريقة البلمرة والتاريخ الحراري للبوليمر . وقد وُجد أن انخفاض درجة حرارة البلمرة يؤدي إلى انخفاض في الروابط من نوع رأس-رأس، وبالتالي ارتفاع في درجة الانصهار، نظرًا لأن البنى عالية الانتظام تُظهر بلورية أعلى . أما بالنسبة للانتظام الفراغي ، فإن بولي فينيل فلورايد غالبًا ما يكون غير منتظم ، لكن هذا لا يؤثر بشكل كبير على درجة الانصهار . يُظهر غشاء بولي فينيل فلورايد غير المنتظم التجاري ذروة في درجة الانصهار عند 190 درجة مئوية. ^{[ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]}

تحدث عدة مراحل انتقالية تحت نقطة الانصهار ، وخاصة عند _{درجة حرارة Tg} المنخفضة من -15 إلى -20 درجة مئوية، وعند _{درجة حرارة Tg} العليا في نطاق درجة الحرارة من 40 إلى 50  درجة مئوية. ^{[ 6 ]}

مادة PVF غير قابلة للذوبان في المذيبات الشائعة عند درجة حرارة أقل من 100 درجة مئوية. وعند رفع درجة الحرارة ، تصبح قابلة للذوبان في المذيبات القطبية ( الأميدات ، الكيتونات، إلخ ). عند درجة حرارة الغرفة، تكون أغشية PVF مقاومة للأحماض والقواعد ، بالإضافة إلى السوائل الأليفاتية والعطرية والكحولية . ^{[ 3 ]}

إن الاستقرار الحراري لـ PVF أفضل من استقرار بوليمرات هاليد الفينيل الأخرى ، حيث تم الإبلاغ عن انقسام السلسلة وفقدان HF في جو خامل عند 450 درجة مئوية، بينما يحدث فقدان HF في الهواء عند 350 درجة مئوية. ^{[ 4 ]}

نظراً لثباته الحراري الاستثنائي ، يُعدّ البولي فينيل فلورايد (PVF) أكثر أماناً بكثير من البولي فينيل كلوريد (PVC ) الذي يتحلل بسهولة أكبر. في حال تحلل البولي فينيل فلورايد، يتولد حمض الهيدروفلوريك شديد التفاعل ، ولكنه يُمتص بسرعة في المواد المحيطة ويتلاشى. ^{[ 7 ]}

المونومر ، VF، قابل للاشتعال وشديد التفاعل، ويشكل خليطًا متفجرًا مع الهواء ، ويصنف على أنه " مسرطن محتمل للإنسان ". ^{[ 7 ]}

لم يُسبب البولي فينيل كلوريد (PVF) أي تفاعلات جلدية أو آثار سامة ، على الرغم من ارتفاع نسبة الفلورايد في البول بعد التعرض المفرط له . قد يؤدي ارتفاع درجة حرارة منتجات PVF إلى تفاعلها مع المواد المضافة، مثل الأصباغ أو الحشوات ، مما قد يُشكل خطرًا إضافيًا. قد تحتوي بعض تركيبات أغشية تيدلار على مركبات معادن ثقيلة ، والتي قد تتواجد في الغبار الناتج عن العمليات الثانوية (مثل الصنفرة ). ^{[ 7 ]}

لا تشكل التشطيبات الخارجية والداخلية المصنوعة من مادة PVF خطراً إضافياً فيما يتعلق بالحرائق في المباني السكنية والصناعية، لأن أول أكسيد الكربون الناتج عن احتراق مواد البناء الأخرى أكثر خطورة بكثير. ^{[ 7 ]}

تُستخدم مادة PVF بشكل أساسي في الطلاءات الواقية والزخرفية ، وذلك بفضل ثباتها الحراري وخمولها العام تجاه المواد الكيميائية والمواد المسببة للتآكل وعوامل التلوين . توجد طريقتان لتطبيق PVF، إما كطبقة مُشكّلة مسبقًا ( التغليف ) أو من خلال التشتيت ( الطلاء ). ويمكن أن تكون هذه الطلاءات شفافة أو ملونة . ^{[ 4 ]}

في صناعة السيارات ، يُستخدم الطلاء التمهيدي PVF لتحسين التصاق الطلاء ، بينما في صناعة هندسة الطيران ، يتم تطبيق غشاء PVF على الأكياس العازلة التي تحتوي على ألياف زجاجية ، والتي تُستخدم على الجدران الخارجية للطائرات ، وفي مساحة الشحن وقنوات تكييف الهواء . ^{[ 4 ]}

في الجزء العلوي من الخلايا الكهروضوئية ، يحمي غشاء PVF الشفاف من الرطوبة ، بينما يُستخدم الغشاء الأبيض المصبوغ على سطحها السفلي ^. [ ^{4 ]}

أغشية PVF غير لاصقة بالراتنجات الفينولية والأكريليكية والإيبوكسية ، وبالتالي يمكن استخدامها كأغشية فصل ، عادة في معالجة هذه الراتنجات في درجات حرارة عالية . ^{[ 4 ]}

• فلوريد الفينيل
• PVC ( كلوريد البولي فينيل )
• PVDF ( فلوريد البولي فينيليدين )
• PTFE ( متعدد رباعي فلورو الإيثيلين أو التفلون)

• بولي فينيل فلورايد (PVF)