聚偏氟乙烯压电薄膜技术与市场分析

1.概述

聚偏氟乙烯PVDF是一种半结晶性高分子材料，结晶度一般为50％~60％，常见的结晶相有α、β和γ相三种， 如图所示。α相为

ＴＧＴＧ′（Ｔ为反式，Ｇ和Ｇ′为 左右式的方式排列）的螺旋结构，是这几种晶型最稳定的，但由于偶极子的反平行堆积，α相是非 

极性的，不具有压电性。β相为ＴＴＴ结构，氟原子 和氢原子按照全反构象排列，偶极子方向正交于分子 链链轴，是极化值最高的

结晶相，表现出最优异的压 电响应性。因此，PVDF薄膜的压电性能与β晶型 含量的息息相关，β晶型含量高低直接决定PVDF薄 膜

压电性能的强弱。目前，对于PVDF压电性能的表 征方法有多种，施加外力测产生的电荷数（单位PC/N）；施加电压测震动的速度

（单位PM/Ｖ），两者是 等价的。也有一些研究人员将所制PVDF压电薄膜制 备成压电纳米发电机后，通过比较纳米发电机电压输

出的高低来比较PVDF压电薄膜的压电性能强弱。

图 PVDF常见结晶相链构象图

2.制备方式

2.1制膜

PVDF压电薄膜制备的首要步骤是制膜。常见的PVDF前驱体制膜过程方法有熔融法、溶剂法和静电纺丝法。熔融法是通过熔融

挤出或热压成膜，溶液法是通过涂覆溶液成膜。前两种方法 制得薄膜β相含量低，需要进一步拉伸处理提高β相 含量，并进行电极

化。而静电纺丝法，由于加工过程分子取向，产生的β相含量较高，可以省略电极化步骤。

表 PVDF压电薄膜前驱体制膜方法优缺点与影响因素

图 溶剂法处理过程

图 静电纺丝法处理过程

2.2拉伸

目前拉伸方法主要包括单轴拉伸、双轴拉伸和协同拉伸，如表所示，研究方向多为拉伸过程拉伸参数的变化对PVDF薄膜β相含

量和薄膜微观结构的影响。

表 拉伸方法的优缺点比较

2.3极化处理

PVDF压电薄膜经过拉伸处理后，薄膜内部的晶 型由α晶型转变为β晶型，但是薄膜内部偶极子仍处 于随机排列的状态，必须经

过极化处理，使偶极子按 一定的方向规则排列，PVDF薄膜宏观上才表现出压电性能。

图 极化处理过程

3.市场分析

产业链来看，产业链上游生产PVDF通常有乙炔路线和VDC路线，乙炔路线是由乙炔和氢氟酸生产R152a，再与液氯形成R142b

进而得到VDF，VDC路线则是由VDC与氢氟酸反应得到R141b再与氢氟酸形成R142b，随后由R142b生产偏氟乙烯进而聚合成PVDF

。下游PVDF早期在国内主要应用于涂料领域，但随着锂电、光伏等行业景气度提升，现广泛应用于计算机、航空航天、光学仪器、

兵器工业等应用领域，同时是锂电池中重要的粘结剂，也可以作为太阳能背板膜的耐候层。

偏氟乙烯有多种来源，最关键原材料是R-142b，R-142b属于二代制冷剂，是被限制生产和使用的一种氟化工产品。R-142b是我

国进行配额管理的产品，每年生态环境部公布各家企业允许生产配额，且配额逐年减少。数据显示，2023年我国R-142b生产配额下降

至9355吨，内用生产配额下降至5799吨。

PVDF下游应用领域包含涂料、注塑、锂电用途、水处理膜及太阳能背板膜，受益于锂电池市场高景气度，PVDF在锂电池领域需

求占比提升明显，数据显示，2022年国内PVDF在锂电池领域需求占比达到68%。

从几年前开始，国内企业逐渐掌握生产工艺，产品质量随时间提高，成功打入下游市场，目前国产锂电池级PVDF在低端领域用量

较大。随着PVDF下游需求持续增长，国产产品质量进一步提升，PVDF国产替代前景广阔、厂商高速扩产。数据显示，2022年国内

PVDF行业产能前三为浙江孚诺林、东岳集团、内蒙三爱富，分别占比19%、17%、14%。

中国聚偏氟乙烯结构比例严重失调，以低端应用为主，集中在建筑涂料、化工设备用途，占整个中国聚偏氟乙烯市场80%。高端

聚偏氟乙烯是导弹、卫星等尖端国防军工中不可缺少的关键性材料，也越来越多地应于于新兴民用领域，中国高端聚偏氟乙烯市场需

求正快速增长。然而，高端聚偏氟乙烯产品生产在中国仍属空白，产品被国际品牌所垄断，主要依赖进口获得。

聚偏氟乙烯（PVDF）是一种高性能的热塑性聚合物，广泛应用于多个领域，包括化工、电子、汽车和建筑行业。以下是PVDF的

一些常见应用痛点和最新研究方向：

应用痛点：

耐化学性: 虽然PVDF具有良好的耐化学性，但在某些极端环境下，比如高浓度的酸或碱中，其性能可能会降低。

加工难度: PVDF加工温度较高，对加工设备要求较高。

成本: 相比其他类型的塑料，PVDF的成本较高。

最新技术热点：

PVDF在能量存储中的应用：研究人员开发了基于PVDF的高性能超级电容器和锂离子电池隔膜。这些研究主要集中在改进PVDF

的电化学稳定性和离子传导性能。

PVDF纳米纤维的生物医学应用：PVDF纳米纤维在组织工程和药物递送系统中显示出巨大潜力。最新的研究包括改善PVDF纤维

的生物相容性和功能化，以促进细胞生长和药物有效释放。

PVDF的环境应用：最近的研究集中在利用PVDF制造高效的水处理和空气净化膜。通过改变PVDF膜的微观结构和表面特性，可

以提高其对污染物的过滤效率。

未来展望

4.总结与展望

聚偏氟乙烯（PVDF）是一种半结晶性高分子材料，因其独特的β晶型结构，表现出优异的压电性能，被广泛应用于各种感应器和

执行器。PVDF薄膜的制备主要包括制膜、拉伸、极化等步骤，其中，制膜方法（如熔融法、溶剂法和静电纺丝法）和拉伸方法（单轴

、双轴、协同拉伸）对最终薄膜的性能有显著影响。市场方面，PVDF主要应用于涂料、注塑、锂电池、水处理膜及太阳能背板膜等领

域。特别是在锂电池市场的高景气度推动下，PVDF在锂电池领域的需求占比显著提升。中国市场在聚偏氟乙烯的应用上主要集中在低

端领域，如建筑涂料和化工设备，但对高端聚偏氟乙烯的需求正在快速增长。未来展望方面，PVDF技术的发展趋势主要集中在以下几

个方面：

表 技术发展趋势

总体来看，PVDF技术在未来的发展将聚焦于提高性能、拓展应用领域以及解决现有的技术和成本挑战，以满足日益增长的市场需

求。随着研发的深入，预计PVDF将在能量、生物医学和环保领域发挥更加重要的作用。同时，中国市场的高端PVDF需求增长为国内生

产商提供了巨大的发展机遇，尤其在国际品牌垄断的高端市场中。