PVX tank layneridan ko'chib o'tadigan plastifikatorlarning mavjudligi PFA isitgichi sirtining yorilishini tezlashtiradimi?

Turli kislotalar va asoslarga arzon narxlardagi va kuchli kimyoviy qarshilik tufayli, PVX (polivinilxlorid) tank qoplamalari kimyoviy ishlov berishda tez-tez ishlatiladi. Ammo PVX plastifikatorlar, odatda ftalatlar (DEHP, DINP, DIDP) yoki -ftalat bo'lmagan muqobillar (DOA, TOTM) qo'shilishi bilan moslashuvchan bo'ladi. Ushbu plastifikatorlar PVX matritsasi bilan kovalent bog'lanmagan va vaqt o'tishi bilan, ayniqsa yuqori haroratlarda (40-80 daraja) sirtga ko'chib o'tishga moyil bo'ladi. Plastifikatorning PFA isitgichlaridan plastiklangan PVX{6}}qoplangan idishga migratsiyasi PFA isitgichi plastiklangan PVX astarli-baqaga botirilganda, plastifikatorlar suyuqlik orqali o'tadi va PFA yuzasiga adsorbilanadi. Plastifikatorlar past molekulyar og'irlikdagi organik esterlar bo'lib, ular PFA ning amorf qismlarini kattalashtiradi, shisha o'tish haroratini (Tg) kamaytiradi va atrof-muhitning stress yorilishi (ESC) ni oshiradi. Tezlashtirilgan sinovlar shuni ko'rsatdiki, ko'chib yuruvchi ftalat plastifikatorlari bilan 70 darajada aloqa qilganda PFA plastifikatorsiz sharoitlarga qaraganda 3-5 baravar tezroq sirt yoriqlarini rivojlantiradi. PVX astarlardan plastifikatorlarning mavjudligi, ayniqsa, yuqori vatt zichligi (3 Vt / sm2 dan katta yoki unga teng) yoki termal aylanish jarayonida PFA isitgichlarining sirt yorilishini tezlashtiradi.

PFA va plastifikator migratsiya mexanizmining o'zaro ta'siri
Plastifikatorlar PVX dan uchta mexanizm orqali o'tadi: sirt diffuziyasi (plastifikator astar yuzasiga gullaydi va jarayon suyuqligiga eriydi), yuvish (plastiklashtiruvchi to'g'ridan-to'g'ri agressiv erituvchilar yoki kislotalarga chiqariladi) va bug'-tashuvi (plastifikator astardan bug'lanadi va sovutgich yuzasida, shu jumladan sovuqda kondensatsiyalanadi). Suyuqlikka kirganda, plastifikatorlar hosil bo'ladi. 60 daraja haroratda PVX astarli 1000 litrli idish uchun suyuqlik fazasidagi ftalat miqdori 6 oydan keyin 20-100 ppm ga yetishi mumkin. Plastifikatorning maksimal kontsentratsiyasi PFA isitgichini bir xil isitish uchun joylashtirish mumkin bo'lgan qoplama yuzasi (chegara qatlami) yaqinida joylashgan. Plastifikator PFA yuzasida polimerning amorf hududiga kirib boradi. PFA 40-50% amorfdir. Plastifikator molekulalari (molekulyar og'irligi 300-500 Da) bu amorf hududlarda tarqaladi va polimer zanjirlarini bo'luvchi va zanjirlararo ishqalanishni kamaytiradigan erituvchi sifatida ishlaydi. Amorf fazaning shisha o'tish harorati taxminan -15 darajadan (sof PFA) -30 dan -40 darajaga (plastiklashtirilgan PFA) tushiriladi. Bu xona haroratida moslashuvchanlikni oshiradi, lekin ayni paytda polimerning atrof-muhit ta'sirida yorilishga moyilligini oshiradi, chunki amorf qismlarga endi korroziv turlar osonroq kirib boradi.

Atrof-muhit kuchlanishining yorilishi - bu stressli polimer (issiqlik kengayishi, bosim yoki ishlab chiqarishning qoldiq stressi tufayli) sirt faol agenti (plastiklashtiruvchi) bilan aloqa qilganda. Plastifikator yoriqlar tarqalishini osonlashtirish uchun sirt energiyasini kamaytiradi, shuning uchun yoriqlar polimerning odatdagi oquvchanligidan ancha past kuchlanishlarda tarqaladi. Plastifikatorsiz 80 gradusda 30% nitrat kislotada PFAdagi ESC uchun kritik stress 5-7 MPa ni tashkil qiladi. Kritik kuchlanish 50 ppm DEHP plastifikatori ishtirokida 2{11}}3 MPa gacha kamayadi. Gardish burchagidagi qoldiq kuchlanishi 4 MPa bo‘lgan isitgich (o‘tkir burchakli konstruksiyaga xos) toza kislotada yorilib ketmaydi, lekin plastifikator bilan ifloslangan kislotada bir necha oy ichida yorilib ketadi.

Tezlashtirilgan yorilish testi natijalari
Plasticiser Type Concentration in Liquid (ppm) Temperature (° C)Time to First Visible Crack (PFA, 2 mm wall, 4 MPa applied stress) Cracking Rate vs. No Plasticiser Primary Mechanism None (control) 0 80 >5000 soat (yoriqlarsiz) 1,0× ESC DEHP yo‘q (di-etilheksilftalat)10 80 1,200-1,800 soat 3-4x Amorf shish + ESC DEHP 50 80 400-700 soat 7-12x Og‘ir ESC
DEHP 100 80 150-300 soat 15-30X Tez yorilish
DINP (di-isononilftalat) 50 80 500-900 soat 6-10× DEHPga oʻxshash
DIDP (di-izodesil ftalat) 50 80 600-1,000 soat 5-8× Kattaroq molekula, sekinroq diffuziya
DOA (dioktil adipat, -ftalat boʻlmagan) 50 80 800–1200 soat 4–6× Ftalatlar kabi agressiv emas
TOTM (trioktil trimellitat) 50 80 1,500–2500 soat 2–3× Kam migratsiya, kattaroq molekula
Ftal kislotasi (plastifikatorning parchalanish mahsulotlari)10 80 2,000-3,000 soat 2× Asosiy plastifikatorga qaraganda samaraliroq
Aniqlash va oldini olish
PFA isitgichi plastifikatori sabab bo'lgan yorilish misoli: (1) Yoriqlar birinchi navbatda isitgichning PVX qoplamasi bilan aloqa qilgan tomonida (eng yuqori plastifikator konsentratsiyasi bo'lgan tomonda) paydo bo'ladi. (2) Yoriqlar odatda kichik (0,1 - 0,5 mm chuqurlikda), ko'p va o'zboshimchalik bilan yo'naltirilgan (termik charchoq yoriqlari aylanadir). (3) PFA yuzasi adsorbsiyalangan plastifikator tufayli teginish uchun ozgina yopishqoq yoki yog'li bo'lishi mumkin. (4) Jarayon suyuqligi plastifikator bilan yuvilishi tufayli yuqori TOC (jami organik uglerod) bo'lishi mumkin. Tasdiqlash uchun tahlil: PFA yuzasini erituvchi{10}}namlangan tampon (izopropanol) bilan artib oling va ftalatlar yoki boshqa plastifikatorlar uchun GC{11}}MS tomonidan tahlil qiling. Agar aniqlash ijobiy bo'lsa va 10 µg/sm² dan yuqori bo'lsa, plastifikatorning sezilarli ifloslanishi aniqlanadi.

Oldini olish strategiyalari: (1) PVX astarni plastifikatorsiz astar (PP, PVDF, PFA yoki PTFE) bilan almashtiring. Plastifikatorsiz-PVX (qattiq PVX, I toifa) mavjud, ammo kimyoviy qarshilik kamroq va egiluvchanligi kamroq. 2) Plastifikator toʻsigʻi: PVX qoplamasi va idish tarkibi oʻrtasida polietilen yoki polipropilen qatlam (1–2 mm). Ushbu to'siq har yili yangilanishi kerak. (3) Yuqori suyuqlik aylanmasi: agar idishdagi suyuqlik tez-tez o'zgartirilsa (masalan, har bir tsiklda yangi eritma bilan partiyaviy ishlash), plastifikator konsentratsiyasi past bo'lib qoladi (<5 ppm) reducing danger substantially. (4) Use a heater with lower surface stress : radius all corners (see Article #62), anneal to relieve residual stress, and operate at lower watt density (<2.5 W/cm²). A stress-free PFA surface is significantly more resistant to ESC even in the presence of plasticisers. (5) Add a filter (activated charcoal or polymeric adsorbent) to the tank recirculation loop for continuous removal of plasticisers.

Mavjud PVX astarlari va PFA isitgichlari bilan muddatidan oldin buziladigan qurilmalar uchun eng tejamkor uzoq muddatli vosita PVX astarni PVDF yoki polipropilen bilan almashtirishdir (agar kimyoviy moslashuv ruxsat etilsa). Astarni almashtirish narxi (5 000 - 15 000 fora 2 000 Ltank) odatda 2 - 3 yil ichida kamaytirilgan isitish moslamalarini almashtirish orqali qoplanadi (5 000 - 15 000 fora 2 000 Ltank) odatda 2 - 3 yil ichida kamaytirilgan isitgich almashtirish orqali qoplanadi (15 0 x 150 yiliga=$1,000 – 6,000/yil) hamda qisqartirilgan ishlamay qolish vaqti. Agar astarni almashtirish amaliy bo'lmasa, plastifikatorlardan ESCga tobe bo'lmagan metall isitgichni (titanium yoki Hastelloy) ko'rib chiqing. Titanli isitgichlar PFAga qaraganda 2-3 baravar qimmatroq, lekin PFA isitgichlari plastifikatorning yorilishi tufayli har 3-6 oyda ishlamay qolsa, tejamkor bo'lishi mumkin.

Xulosa: Plastifikatorlar PFA yorilishini katta darajada tezlashtiradi
PVX tank qoplamalaridan ko'chib o'tadigan plastifikatorlarning mavjudligi PFA isitgichi yuzalarining yorilishini tezlashtiradi va plastifikator tarkibiga, haroratga va isitgichning kuchlanish darajasiga qarab ishdan chiqish vaqti 3{5}}30 faktorga qisqaradi. Ftalat plastifikatorlari (DEHP, DINP) 2 dan 3 MPa gacha bo'lgan qo'llaniladigan bosimlarda eng tajovuzkor ekologik stressni keltirib chiqaradigan yoriqlardir. Plastmassalangan PVX qoplamali rezervuarlarda PFA isitgichlarining xizmat qilish muddati sezilarli darajada qisqargan deb hisoblanishi kerak - odatda 3-5 yil emas, balki 6-18 oy. Bunga yo'l qo'ymaslik uchun plastifikator manbasini yo'q qilish kerak (PVX astar plastifikatorsiz material bilan almashtiriladi), to'siqni o'rnatish yoki plastifikatorlarga qarshi immunitetga ega bo'lgan isitgich materialini (titan, kvarts, kremniy karbid) ishlatish kerak. Mavjud PVX qoplamali tanklar uchun PFA isitgichlarini belgilovchi muhandislar texnologik suyuqlikda plastifikator tahlilini o'z ichiga olishi va tezlashtirilgan almashtirish vaqtini hisobga olishlari kerak. 4 yildan keyin toza kislotada yorilib ketadigan PFA isitgichi PVX qoplamasidan 50 ppm DEHP bilan bir xil kislotada 4 oy ichida yorilishi mumkin. PFA "kimyoviy jihatdan chidamli" deb o'ylamang, shuning uchun plastikleştirici tomonidan ishlab chiqarilgan ESC'ye chidamli. Plastifikatorlar polimerning umurtqa pog'onasiga ta'sir qiladigan kimyoviy moddalar emas, ular jismoniy tuzilishga hujum qiladi va PFA zaifdir.