熱定型處理是 PVF(聚氟乙烯)薄膜生產中的關鍵后處理工序,其核心作用是通過控制溫度、張力和保溫時間,優化薄膜的分子鏈排列、結晶結構并消除內應力,終將對薄膜的多項核心性能產生顯著調控效果。以下是具體影響:
1. 力學性能:提升強度與模量,調控伸長率
熱定型過程中,PVF 分子鏈在熱作用下解纏結并沿薄膜拉伸方向取向,同時非晶區分子鏈向晶區規整排列,結晶度提升(通常可從原料的 30%~40% 提高至 50%~60%)。
拉伸強度:取向方向的拉伸強度顯著提升(可提高 20%~40%),橫向強度也因結晶均勻性改善略有增強;
彈性模量:分子鏈規整度提高使模量上升,薄膜剛性增強,抗蠕變性能提升(高溫下形變量減少);
斷裂伸長率:非晶區比例降低,分子鏈滑移難度增大,斷裂伸長率會適度下降(從原料的 150%~200% 降至 80%~120%),但薄膜韌性更穩定,避免脆斷。
2. 熱性能:降低熱收縮率,提高熱穩定性
未定型的 PVF 薄膜因加工過程中殘留內應力,高溫下易發生分子鏈松弛導致收縮;熱定型通過 “退火” 效應消除內應力,同時穩定結晶結構:
熱收縮率:150℃下的熱收縮率可從 > 5% 降至 < 1%,滿足建筑膜材、光伏背板等高溫應用場景的尺寸要求;
熱變形溫度(HDT):結晶度提升使 HDT 從 70℃~80℃提高至 90℃~100℃,短期使用溫度上限從 120℃擴展至 150℃;
熔融穩定性:規整的結晶結構使熔融峰更尖銳,熔融溫度(Tm≈200℃)更穩定,避免加工過程中局部過熱降解。
3. 尺寸穩定性:消除內應力,抑制翹曲變形
PVF 薄膜在擠出、拉伸過程中易產生內應力,導致后續裁切、復合時出現翹曲、回縮;熱定型通過以下方式優化尺寸穩定性:
分子鏈在張力下重新排列并 “凍結”,內應力釋放率可達 80% 以上;
薄膜在 - 40℃~120℃寬溫區的尺寸變化率 < 0.2%,適用于精密電子、光伏組件等對尺寸精度要求高的領域。
4. 耐候性:增強抗紫外與抗老化能力
PVF 本身具有優異的耐候性,熱定型進一步強化這一特性:
結晶區緊密的分子堆砌結構降低了紫外線對分子鏈的攻擊概率,戶外暴露 10 年的拉伸強度保留率從 60% 提升至 75% 以上;
熱氧化穩定性增強,高溫下(100℃)的熱老化失重率從 > 1% 降至 < 0.3%(1000h 測試)。
5. 光學性能:輕微調整透光率與霧度
PVF 薄膜的光學性能與結晶度直接相關:
透光率:結晶度提升會因晶區與非晶區的折射率差異導致光散射增加,可見光透光率從 85%~90% 輕微降至 80%~85%,但仍滿足光伏背板、建筑采光膜的要求;
霧度:定型工藝控制得當(如中等結晶度)時,霧度可保持在 < 2%,避免影響光學應用的清晰度。
6. 化學穩定性:提升耐化學品滲透性
結晶區分子鏈排列緊密,減少了化學試劑的滲透通道:
對酸堿(如 5% HCl、NaOH)、有機溶劑(如乙醇、甲苯)的耐受性提升,浸泡 72h 后重量變化率 < 0.5%;
耐水解性能增強,在濕熱環境(85℃/85% RH)下放置 1000h,性能保留率 > 90%。
注意:工藝參數的影響
若熱定型溫度過高(>180℃)或時間過長,可能導致 PVF 分子鏈降解,表現為黃變、力學性能下降;張力過大則會造成薄膜過度取向,橫向脆性增加。