Qayta kristallangan PFA qatlami Virjiniya PFA ga qaraganda gidroflorik kislota bug'lariga qarshi yaxshiroq to'siqni ta'minlay oladimi?

Hidroflorik kislota (HF) bug'i floropolimer isitgichlar qoplamalari uchun penetratsion to'siqdir. HF bug 'molekulalari kichik va kuchli qutbli bo'lib, polimerning amorf qismlari orqali juda oson tarqaladi. Suyuq HF PFA ni biroz shishiradi, Virgin PFA-ekstrudirovka qilingan yoki qoliplangan-odatiy kristallik darajasi 35-45% ni tashkil qiladi, qolgan hajm diffuziya kanallari bo'lib xizmat qiluvchi amorf hududlar bilan band. Nazariy jihatdan, kristallanishni 55-65% gacha yaxshilash uchun boshqariladigan termal tavlanish orqali tayyorlangan qayta kristallangan PFA qatlami past o'tkazuvchanlikka ega bo'ladi, chunki amorf fazaning kamaygan hajmi bug'ning tarqalishi uchun kamroq yo'llarni ta'minlaydi. Bu HF bug'lari uchun to'siqni sezilarli darajada yaxshilashga olib keladimi, tavlanish jarayoniga, natijada kristall shakliga va xizmat ko'rsatish haroratiga bog'liq.

HF bug 'o'tkazuvchanligi va kristallik nazariyasi
Yarim kristalli polimerning o'tkazuvchanlik koeffitsienti (P) P=log P_amorf - × X_c (1) munosabat logiga mos keladi, bu erda P - kristallik hajmining ulushi va penetratsion molekulaga bog'liq bo'lgan doimiydir. PFAdagi HF bug'lari uchun taxminan 0,025-0,030 ni tashkil qiladi. O'tkazuvchanlik kristalligi 40 dan 60% gacha ortishi bilan ~ 2,5-3,0 marta kamayadi. 80 gradusda 1,5 mm qalinlikdagi bokira PFA devori orqali HF bug'ining kirib borish tezligi amalda 0,8-1,2 g/m 2 .kunni tashkil qiladi. 60% kristallilik bilan qayta kristallangan PFA devori tezligini 0,3-0,5 g / m2 · kungacha kamaytiradi. Bu yaxshilanish HF bug'lari isitgich bilan doimiy aloqada bo'lgan ilovalar uchun muhim, masalan, bug 'fazasini tozalash uskunasi yoki bug' bo'shlig'i bo'lgan HF uchun isitiladigan saqlash tanklari.

Ammo qayta kristallanish jarayoni ikkita muammoli jihatni keltirib chiqaradi. PFA ni 240 dan 260 darajagacha 4 dan 8 soatgacha tavlash birinchi navbatda kristallikni oshiradi, lekin u qisqarishni ham keltirib chiqaradi (1 dan 3 foizgacha chiziqli). Agar qayta kristallangan qatlam metall isitgich yadrosi ustidagi qoplama bo'lsa, qisqarish interfeysdagi qoldiq kuchlanish kuchlanishiga olib keladi. Bunday stress termal aylanish jarayonida mikro yoriqlar paydo bo'lishiga olib kelishi mumkin, bu esa to'siqning foydasini inkor etadigan HF bug'ini aylanib o'tish yo'llarini yaratadi. Ikkinchi qayta kristallanish sferulitlar (kristal agregatlar) hajmining 5–15 mkm dan 20–50 mkm gacha oshishiga olib keladi. Inter{15}}sferulitlar orasidagi chegaralar amorf bo'lib, agar tavlanish yaxshi tartibga solinmagan bo'lsa, tez tarqalish yo'llari bo'lib xizmat qilishi mumkin. Yomon qayta kristallangan PFA ko'rinadigan kristallikni oshirdi, ammo sferulitlar orasidagi amorf kanallar tarmog'i tufayli to'siqni yomonlashtirdi.

Virjiniya va qayta kristallangan: Eksperimental taqqoslash
Odatda HF bug 'hujayrasi nazorati ostida o'tkazuvchanlik sinovi natijalari (60 daraja, suv bug'ida 10% HF, 1,5 mm devor qalinligi) quyida keltirilgan. Virjiniya PFA (DSC bo'yicha 42 wt % kristallik) barqaror holatga 48 soatdan keyin 1,05 g / m2 oqim bilan erishadi. Qayta kristallangan PFA (58% kristallik, 250 darajada 6 soat davomida yumshatilgandan keyin) 72 soatdan keyin 0,40 g/m²·kunlik oqim bilan barqarorlashadi - 62% pasayish. 1000 soat davomida HF bug'lari bilan uzluksiz ta'sir qilishdan so'ng, bokira namuna 0,2 mm chuqurlikda oqlanishni (mikrooid rivojlanishini) ko'rsatadi, qayta kristallangan namuna esa atigi 0,05 mm chuqurlikda oqarishni ko'rsatadi. Qayta kristallangan material o'zining asl valentlik kuchini 95% ni saqlab qoldi, bokira PFA esa xuddi shu ta'sirdan keyin 85% ni saqlab qoldi.

Thermal cycling (500 cycles 25°C to 90°C) affects the ranking. The penetration rate of the recrystallised sample after cycling is 0.65 g/m²·day - higher than its value before cycling and closer to the virgin material (0.85 g/m²·day after cycling). Microscopic analysis reveals microcracks at the spherulite borders in the recrystallised sample, whereas no crack formation can be observed in the virgin sample. Thermal cycle stress due to differential expansion of the metal core and PFA preferentially breaks the borders of the bigger spherulites in the recrystallised material. Recrystallised PFA offers improved barrier performance for low heat cycling applications (less than 100 cycles per year). The virgin material has a lower initial crystallinity and smaller spherulites therefore providing improved long-term barrier performance in case of frequent thermal cycling (>500 sikl/yil) chunki u cracksiz-qoladi.

Ilova-Maxsus taqqoslash jadvali
Xizmat ko'rsatish holati Yillik yuqori chastotali bug 'konsentratsiyasi tsikllari, Kutilayotgan issiqlik o'tkazuvchanlik darajasi (1,5 mm, 80 daraja) Tavsiya etilgan material
Doimiy harorat, doimiy bug 'ta'siri<5% HF <50Recrystallised PFA 0.3-0.5 g/m2.day
Doimiy bug 'ta'sir qilish barqaror harorat 5-20% HF<50 Recrystallised PFA with thicker wall (2.0 mm) 0.2–0.3 g/m²·day
Kundalik taʼsir qilish harorati davri IntermittentAny Virgin PFA 200-500 0.8-1.0 g/m2·kun (sobit)
repeated exposure, several cyclesAny >500 Virgin PFA 0.9-1.2 g/m2.day (degrades to >1.0 qayta kristallanish va aylanishdan keyin)
Vapour phase over liquid HF (saturated vapour) >20% ekvivalent<100 Recrystallised PFA with 2.5 mm wall 0.4–0.6 g/m²·day
Isitgich mexanik tebranishlarga duchor bo'ladi, sferulit chegaralarida har qanday Virgin PFA qayta kristallangan yoriqlar
- Maksimal tozalik kerak (ekstraksiya qilinadigan moddalar yoʻq) Har qanday Virgin yuqori-soflikdagi PFA qayta kristallanish termal degradatsiyaga uchragan mahsulotlar kiritilishi mumkin
Amaliy amalga oshirish masalalari
Mavjud isitgichda qayta kristallangan PFA qoplamasini yaratish dala operatsiyasi emas. Bu metall yadro yoki elektr ulanishlarini buzishi mumkin bo'lgan haroratlarda tayyor isitish moslamasini pechda ehtiyotkorlik bilan tozalashni talab qiladi. Termal stressni keltirib chiqarmaslik uchun yumshatish davri asta-sekin qizdirilishi kerak (soatiga 10 daraja) va sovutilishi (soatiga 5 daraja). Yangi isitgichlarni ishlab chiqarish uchun qayta kristallanish yadroga yig'ilishdan oldin PFA trubasini post-ekstruzion tavlash yo'li bilan yoki inkapsulyatsiyadan keyin to'liq yig'ilishni tavlash orqali amalga oshiriladi. Oxirgi strategiya differensial termal kengayishdan qoldiq stressni olish imkoniyatiga ega. Tavsiya etilgan protsedura - PFA trubkasini alohida-alohida tavlab, so'ngra mexanik kengaytirish yoki qisqartirish-foydali yordamida yadroga o'rnatish. Buning natijasida 55-60% kristallik trubkasi hosil bo'ladi, bunda fazalararo stresssiz. Qayta kristallangan PFA isitgichlari odatda bokira materiallarga nisbatan 20-40% ga ega, chunki qo'shimcha ishlov berish vaqti va sifat nazorati yaxshilanadi.

O'rtacha harorat aylanishiga (yiliga 200 tsiklgacha) ega bo'lgan ko'pgina sanoat HF ​​bug 'ilovalari uchun qayta kristallangan PFA ning to'siqni yaxshiroq ishlashi narxni oqlaydi. Kritik o'tkazuvchanlik darajasiga qadar uzoqroq davom etish (masalan, . 2, 000 soat va bokira uchun 1,200 soat) texnik xizmat ko'rsatish chastotasini kamaytiradi va metall yadroning korroziya xavfini kamaytiradi. Yuqori bazaviy o'tkazuvchanlikka ega bo'lsa ham, bokira PFA tez-tez harorat aylanishi, mexanik tebranish yoki quruq ishlashning har qanday imkoniyatini o'z ichiga olgan ilovalar uchun afzalliklarga ega. Muhandislar ishlab chiqaruvchidan kristallik ma'lumotlarini (DSC tomonidan) so'rashlari kerak, bu esa qayta kristallangan material uchun 55-60% va bokiralik uchun 35-45% bo'lishi kerak. Har bir isitgich bilan tavlanishning harorati va vaqtini ko'rsatadigan sertifikat bo'lishi kerak.

Xulosa: Qayta kristallangan PFA Excellar barqaror{0}}holat HF ​​bugʻ xizmatida
Qayta kristallangan PFA qatlami barqaror harorat va past-aylanish sharoitida bokira PFAga qaraganda gidroflorik kislota bug'iga nisbatan 50-70% yuqori to'siqni ko'rsatadi. Yuqori kristallik bug 'diffuziyasi uchun mavjud bo'lgan amorf hajmni cheklaydi va shuning uchun 1,5 mm devor uchun o'tkazuvchanlik tezligini ~1,0 g / m 2 · kundan 0,4 g / m 2 · kungacha kamaytiradi. Biroq, kattaroq qayta kristallangan sferulitlar issiqlik aylanishi yoki mexanik stress ta'sirida to'siq ustunligini buzadigan{11}}mikrokrekingga moyil bo'ladi. Qayta kristallangan PFA barqaror haroratlarda doimiy HF bug'larini qo'llash uchun eng yaxshi tanlovdir (bunday isitiladigan saqlash tanklari va bug' etkazib berish liniyalari). Har kuni aylanadigan yoki tebranishga duchor bo'lgan isitgichlar uchun bokira PFA yanada ishonchli uzoq muddatli ishlashni ta'minlaydi. Tanlov faqat o'tkazuvchanlik ma'lumotlariga emas, balki isitgichning ishlash muddati davomida termal davrlarning taxminiy soniga asoslanishi kerak. Shubhali bo'lsa, qalinroq bokira PFA devori (2,5-3,0 mm) qayta kristallangan materialning yorilishi xavfisiz va shunga o'xshash yoki arzonroq narxda teng to'siqni kuchaytiradi.