Perbandingan Polimer Adik Beradik
PTFE dan FEP kedua-duanya adalah polimer terfluorinasi sepenuhnya. Mereka berkongsi kimia ikatan karbon-fluorin yang sama yang memberikan-rintangan kimia sejagat yang hampir. FEP-propilena etilena terfluorinasi-pada asasnya ialah kopolimer tetrafluoroetilena dan heksafluoropropilena, di mana komonomer HFP memperkenalkan cawangan sisi perfluoromethyl pendek yang mengurangkan kehabluran dan membolehkan pemprosesan cair-.
Kerana kedua-duanya adalah perfluorinasi, rintangan kimia mereka terhadap asid dan alkali individu adalah setanding. Kedua-duanya dinilai untuk perkhidmatan merentasi julat pH penuh. Perbezaan antara mereka muncul dalam perkhidmatan kitaran-di mana penukar haba bergantian antara pendedahan asid dan alkali-melalui tindak balas berbeza mereka terhadap resapan, kitaran haba dan tekanan mekanikal dalam persekitaran kimia berselang-seli.
Perbezaan Permeasi dan Kitaran Kimia
FEP mempunyai kehabluran yang lebih rendah daripada PTFE-biasanya 40-50% berbanding 50-70%. Kawasan amorf dalam polimer separa kristal mempunyai isipadu bebas yang lebih tinggi daripada kawasan kristal. Peresapan molekul kecil berlaku terutamanya melalui fasa amorf.
Apabila FEP terdedah kepada larutan asid, molekul asid meresap ke dalam kawasan amorfus. Apabila komponen FEP yang sama kemudiannya terdedah kepada larutan alkali, asid yang meresap bertindak balas dengan alkali yang masuk di dalam matriks polimer. Tindak balas menghasilkan air dan garam. Molekul air, yang terbentuk dalam ruang terkurung isipadu bebas polimer, mengembang apabila ia mengewap pada suhu operasi. Pengembangan menghasilkan denyutan tekanan mikroskopik dalam polimer.
Sepanjang banyak kitaran asid-alkali, kejadian tekanan mikro-yang berulang ini menyebabkan satu bentuk keletihan yang unik kepada kitaran resapan. Lompang mikro-tumbuh dan bercantum di kawasan amorfus. Sifat mekanikal polimer-terutamanya pemanjangan semasa putus-menurun lebih cepat daripada yang diramalkan daripada penuaan haba sahaja.
PTFE, dengan kehabluran yang lebih tinggi, mempunyai isipadu bebas amorf yang kurang untuk resapan. Molekul asid dan alkali menembusi kurang dalam. Kesan keletihan resapan kitaran berkurangan. Sifat mekanikal kekal stabil untuk tempoh yang lebih lama di bawah pendedahan kitaran.
Jadual 1: Asid Kitaran-Perbandingan Prestasi Beralkali (10% HCl / 10% NaOH Bergantian, 80 darjah , Kitaran 1 Jam)
| Parameter Prestasi | FEP | PTFE |
|---|---|---|
| Kehabluran (%) | 40-50 | 50-70 |
| Pecahan amorfus (%) | 50-60 | 30-50 |
| Kadar resapan asid (relatif) | 1.5-2.0× | 1.0× |
| Kesan keletihan resapan kitaran | Boleh diukur | minima |
| Pengekalan kekuatan tegangan selepas 5,000 kitaran (%) | 70-85 | 90-95 |
| Pengekalan pemanjangan selepas 5,000 kitaran (%) | 55-75 | 85-95 |
| Pembentukan lompang-mikro | Dikesan di kawasan amorfus | minima |
| Suhu perkhidmatan berterusan (darjah) | 204 | 260 |
| Mencairkan-kebolehprosesan | Ya (boleh dikimpal) | Tidak |
| Kos bahan relatif | 1.2-1.5× | 1.0× |
Kelebihan Kebolehkimpalan FEP
Satu kelebihan jelas FEP berbanding PTFE ialah kebolehprosesan-lebur. FEP boleh disemperit, suntikan-acuan dan-kritikal untuk fabrikasi penukar haba-punggung-dikimpal. Tiub FEP yang dikimpal-ke-sambungan pengepala boleh dibuat tanpa kelengkapan mekanikal, tiada pengedap mampatan dan tiada celah. Ini merupakan kelebihan yang ketara dalam aplikasi ketulenan-tinggi{11}}yang mana pemasangan mekanikal merupakan risiko pencemaran.
PTFE tidak boleh cair-dikimpal dengan kaedah konvensional. Sambungan tiub bergantung pada kelengkapan mampatan, sambungan flange atau sambungan bebibir. Sambungan mekanikal ini boleh dipercayai tetapi menimbulkan celah dan memerlukan tork semula-berkala.
Untuk aplikasi yang bilangan kitaran asid-beralkali sederhana dan penyingkiran kelengkapan mekanikal adalah keutamaan yang lebih tinggi daripada rintangan kelesuan resapan kitaran, FEP mungkin diutamakan walaupun kehablurannya lebih rendah.
Perbezaan Suhu Siling
Suhu perkhidmatan berterusan FEP sebanyak 204 darjah adalah memadai untuk kebanyakan pemprosesan kimia tetapi kurang daripada penarafan 260 darjah PTFE. Dalam-suhu tinggi asid kitaran-perkhidmatan beralkali-seperti dalam pemanasan reaktor kimia di mana suhu boleh mencapai 200-220 darjah -PTFE memberikan margin keselamatan yang lebih luas.
Pada suhu melebihi 180 darjah , kehabluran FEP yang lebih rendah dan pecahan amorfus yang lebih tinggi mempercepatkan kedua-dua resapan dan kesan mekanikal pendedahan kitaran. Jurang prestasi antara FEP dan PTFE semakin melebar apabila suhu meningkat.
Ringkasan
PTFE mengatasi prestasi FEP dalam perkhidmatan asid kitaran-beralkali kerana kehablurannya yang lebih tinggi, yang mengurangkan resapan ke dalam fasa amorf dan meminimumkan keletihan resapan kitaran yang merendahkan sifat mekanikal FEP secara berperingkat. PTFE mengekalkan 90-95% daripada kekuatan tegangannya selepas beribu-ribu kitaran kimia, berbanding 70-85% untuk FEP.
Kebolehkimpalan FEP memberikan kelebihan dalam aplikasi ketulenan ultra-tinggi-di mana pemasangan mekanikal tidak diingini. Untuk perkhidmatan kimia kitaran industri dalam had suhu FEP, pilihan mengimbangi ketahanan kitaran unggul PTFE terhadap fleksibiliti fabrikasi FEP.
Analisis kejuruteraan untuk pemilihan fluoropolimer perkhidmatan kimia kitaran tersedia selepas penyerahan kepekatan asid dan alkali, kekerapan dan tempoh kitaran, suhu operasi, keperluan ketulenan dan data hayat perkhidmatan peralatan semasa.
