Was ist Vinylidenfluorid?
Vinylidenfluorid hat die chemische Formel CH2=CF2 und ist bei Raumtemperatur und -druck ein farbloses Gas.
Außerdem hat es einen ätherischen Geruch. Vinylidenfluorid ist eine explosive Verbindung und ein gefährlicher Stoff, der bei Erhitzung heftig brennt und dabei große Mengen giftiger Substanzen freisetzt.
Polyvinylidenfluorid, das durch Polymerisation von Vinylidenfluorid gewonnen wird, ist eine Art von fluoriertem Harz. Polyvinylidenfluorid ist beständig gegen Chemikalien und Säuren und wird daher in Produkten verwendet, die chemikalien- und säurebeständig sein müssen.
Es ist ein gefährlicher Stoff, der namentlich zu kennzeichnen oder zu melden ist.
Anwendungen von Vinylidenfluorid
Vinylidenfluorid wird hauptsächlich als Rohstoff für Polyvinylidenfluorid verwendet, wie oben beschrieben. Polyvinylidenfluorid, auch PVDF genannt, hat eine milchig-weiße Farbe und wird häufig als eine Art fluoriertes Harz verwendet.
Polyvinylidenfluorid hat eine bessere Festigkeit und Verarbeitbarkeit als andere Fluorpolymere. Es ist auch in Bezug auf chemische Beständigkeit, Hochtemperaturbeständigkeit, Säurebeständigkeit und verschiedene elektrische Eigenschaften überlegen. Diese Eigenschaften werden in Anwendungen wie Halbleiterherstellungsanlagen, Maschinen für die Lebensmittelproduktion, Industriemaschinen, medizinischen Geräten und verschiedenen anderen Komponenten genutzt. Zu den spezifischen Anwendungen gehören Elektrodenbindemittel für Lithium-Ionen-Batterien, Membranmaterialien, Verpackungen, Dichtungen, Bolzen und Angelschnüre.
Membranen aus Polyvinylidenfluorid werden aufgrund ihrer Affinität zu Aminosäuren für die Analyse von Proteinen und Aminosäuren verwendet. Andererseits werden sie in Membranbioreaktoren im Bereich der Abwasseraufbereitung und in Wasseraufbereitungsmembranen zur Filtration im Bereich der Wasseraufbereitung eingesetzt.
Andere Angelschnüre, die beispielsweise aus Polyvinylidenfluorid hergestellt werden, sind als Fluorcarbonschnüre bekannt. Sie sind nicht nur sehr haltbar, sondern auch transparent und für Fische schwer zu erkennen.
Molekulare Struktur von Vinylidenfluorid
Die Molekularstruktur von Vinylidenfluorid besteht aus zwei Wasserstoffatomen (H) des Ethylens, die durch Fluor (F) ersetzt sind; die beiden Kohlenstoffe sind ungesättigte Bindungen. Vinylidenfluorid ist eine Verbindung mit geringem Molekulargewicht, aber da es zwei ungesättigte Kohlenstoffe hat, kann es zu einem verknüpften Polymer (Verbindung mit hohem Molekulargewicht) polymerisiert werden. Mit anderen Worten: Vinylidenfluorid ist ein Monomer.
Ein Monomer mit einer ähnlichen Molekularstruktur wie Vinylidenfluorid (CH2=CF2) ist Tetrafluorethylen (CF2=CF2). Auch Vinylfluorid (CH2=CHF) hat eine ähnliche Molekularstruktur. Polyvinylidenfluorid (PVDF) ist ein Polymer (Harz), das nur durch Polymerisation von Vinylidenfluorid (CH2=CF2) als Monomer hergestellt wird, während Polytetrafluorethylen (PTFE) ein Polymer ist, das nur durch Polymerisation von Tetrafluorethylen (CF2=CF2) hergestellt wird.
Polymere, die ausschließlich aus Vinylfluorid (CH2=CHF) als Monomer polymerisiert werden, werden als Polyvinylfluorid (PVF) bezeichnet. Ein weiteres Monomer ist Chlortrifluorethylen (CF2=CClF).
Eigenschaften von Vinylidenfluorid
Vinylidenfluorid ist polymerisationsreaktiv. Das bedeutet, dass Vinylidenfluorid ein Monomer ist, das zu einem Polymer polymerisiert.
Die Polymerisation von Vinylidenfluorid allein ergibt das oben erwähnte Polyvinylidenfluorid, es kann aber auch mit anderen Monomeren copolymerisiert werden. So ist beispielsweise bekannt, dass Vinylidenfluorid-Kautschuk (FKM) durch Copolymerisation von Vinylidenfluorid mit anderen Monomeren gewonnen wird.
Zu den bekannten Vinylidenfluorid-Kautschuken gehören z. B. binäre Copolymere aus Vinylidenfluorid und Hexafluorpropylen und ternäre Copolymere aus Vinylidenfluorid – Hexafluorpropylen – Tetrafluorpropylen.
Sonstige Informationen zu Vinylidenfluorid
Herstellungsverfahren von Vinylidenfluorid
Industriell verwendetes Vinylidenfluorid wird z. B. durch Fluorierung von 1,1,1-Trichlorethan hergestellt, um 1,1-Difluor-1-chlorethan zu erhalten, das dann einer Wasserstoffdehydrochlorierung unterzogen wird. In den letzten Jahren wurde eine Verknappung des Angebots an Fluorpolymeren, die aus Vinylidenfluorid synthetisiert werden, befürchtet, da die Nachfrage nach Bauteilen für die Halbleiterindustrie oder Lithium-Ionen-Batterien für die Automobilindustrie stark gestiegen ist.