Grynas politetrafluoretilenas (PTFE) yra plačiai pripažintas dėl savo išskirtinio cheminio inertiškumo ir terminio stabilumo. Tačiau išliko ilgalaikis -apdorojimo apribojimas: sukepinimo aukštoje{2}}temperatūros metu neišvengiamai susidaro mikroskopinės tuštumos-mažytės dujų kišenės, įstrigusios tvirtoje apvalkalo sienelėje{4}}. Naujesnė medžiagų klasė, dažnai apibūdinama kaip modifikuotas PTFE, pašalina šį trūkumą beveik nepastebimais cheminiais pakeitimais. Prieš formuojant į PTFE dervą įdedant nedidelę dalį (paprastai mažiau nei 1%) specializuoto komonomero, pvz., perfluorpropilvinilo eterio (PPVE), sukepinimo elgsena iš esmės pasikeičia. Šis subtilus, plika akimi nematomas modifikavimas veikia kaip pagalbinė apdorojimo priemonė, leidžianti polimero dalelėms visiškai susilieti ir gauti tankesnį, kietesnį ir lankstesnį apvalkalą.
Komonomero pėdsakų vaidmuo apdorojant PTFE apvalkalą
Komonomeras PPVE yra chemiškai panašus į perfluoralkoksialkano (PFA), visiškai išsilydančio -apdorojamo fluorpolimero, statybinius blokus. Tačiau pridėjimas yra toks mažas, kad gauta medžiaga lieka klasifikuojama kaip PTFE, o ne kaip PFA. Šis skirtumas yra labai svarbus: tūrinės savybės -cheminis atsparumas, nelipnumas ir platus terminis diapazonas- iš esmės išlieka pirminio PTFE. Kas keičiasi medžiagos reakcija sukepinimo metu. Praktiškai grynas PTFE homopolimeras pasižymi itin dideliu lydalo klampumu, kuris neleidžia atskiroms dalelėms puikiai tekėti ir susilieti. Mažytis komonomeras veikia kaip lubrikantas miltelių lydymosi metu, leisdamas grūdams tekėti į tvirtesnę, kietesnę kietą medžiagą. Dėl šios patobulintos lydymosi{10}}tekėjimo drastiškai sumažėja vidinių mikrotuštumų, kurios kitu atveju liktų gatavame apvalkale, skaičius ir dydis.
Poveikis tuščiam turiniui ir sukepinimo kokybei
Pats betarpiškiausias ir išmatuojamas pėdsakų komonomero pridėjimo efektas yra tuščiosios frakcijos sumažinimas sukepintame PTFE. Standartiniuose PTFE šildytuvo apvalkaluose dažnai yra mikroskopinių porų, likusių dėl nepilno dalelių susiliejimo. Šios tuštumos yra mechaninio gedimo pradžios vietos ir korozinių terpių keliai. Kai naudojama modifikuota PTFE derva su PPVE, patobulintas lydymas sukuria beveik tuščią-laisvą mikrostruktūrą. Tokių apvalkalų skerspjūvio analizė atskleidžia vienalytę, tankią sienelę su minimaliu poringumu. Todėl barjero veikimas žymiai pagerėja: apvalkalas tampa daug mažiau pralaidus agresyvioms cheminėms medžiagoms, drėgmei ir proceso skysčiams, kurie kitu atveju galėtų pasklisti mikro{7}}kanalais ir atakuoti vidinį kaitinimo elementą.
Lankstumo nuovargio gyvenimo gerinimas
Panardinamiesiems šildytuvams, kurie patiria pasikartojančius lenkimus, vibraciją ar terminį ciklą, lenkimo nuovargio tarnavimo laikas yra svarbiausias patikimumo rodiklis. Mikro-tuštumų buvimas įprastoje PTFE apvalkale veikia kaip įtempių koncentratoriai. Esant ciklinėms lenkimo apkrovoms, šios tuštumos auga, susilieja ir galiausiai plinta į įtrūkimus. Sumažinus tuštumus ir sukuriant vienodesnę kristalinę struktūrą, modifikuoto PTFE komonomero šildytuvo apvalkalo savybės žymiai pagerina atsparumą nuovargiui. Komonomeras šiek tiek sutrikdo aukštą gryno PTFE kristališkumą, sukurdamas amorfines sritis, kurios sugeria ir išsklaido mechaninę energiją, o ne leidžia įtrūkimams netrukdomai plisti. Rezultatas yra šildytuvo apvalkalas, kuris gali ištverti daug daugiau lenkimo ciklų iki gedimo -dažnai kelis kartus ilgiau nei standartinis PTFE apvalkalas dinaminėse programose.
Pralaidumas ir cheminės barjero veikimas
Be mechaninio patvarumo, sumažėjęs tuštumų kiekis tiesiogiai reiškia mažesnį pralaidumą. Daugelyje pramoninio šildymo scenarijų apvalkalas turi apsaugoti kaitinimo elementą nuo korozinių garų, rūgščių ar tirpiklių. Netgi skylutės-dydžio tuštumos gali pakenkti ilgalaikiam- vientisumui. Tankesnė, homogeniškesnė modifikuoto PTFE apvalkalo sienelė užtikrina puikų barjerą, efektyviai blokuojantį agresyvių rūšių patekimą. Tai ypač vertinga puslaidininkiniuose šlapiuose stenduose, cheminio apdorojimo rezervuaruose ir didelio -grynumo skysčio šildymui, kur užteršimas ar korozija negali būti toleruojami.
Kompromisai-: šiek tiek sumažinta maksimali nuolatinė{1}}naudojimo temperatūra
Joks materialinis pakeitimas nėra be kompromisų. Dėl to paties komonomero, kuris pagerina lydymosi{1}}tekėjimą ir kietumą, labai nežymiai sumažėja absoliuti maksimali nuolatinio naudojimo temperatūra. Grynas PTFE paprastai gali atlaikyti iki maždaug 260 laipsnių (500 laipsnių F) eksploatavimo temperatūrą nuolat. Modifikuotas PTFE su pėdsaku PPVE paprastai sumažina 10–20 laipsnių, o viršutinė riba padidėja iki maždaug 240–250 laipsnių. Tačiau daugumoje panardinamųjų šildytuvų,{12}}pvz., vandeninių tirpalų, švelnių rūgščių ar vidutiniškai kaitintų aliejų{13}}šis skirtumas yra nereikšmingas. Mechaninio tvirtumo, lenkimo nuovargio naudojimo ir barjero veikimo padidėjimas gerokai viršija nedidelį didžiausios šiluminės talpos praradimą. Tik kraštutiniais, beveik -viršutinės-ribos nepertraukiamo šildymo scenarijais būtų aiškiai teikiama pirmenybė grynam PTFE.
Praktinis pritaikymas aukščiausios kokybės šildytuvų apvalkalams
Unikalus savybių derinys, kurį siūlo trace{0}}comonomer-modified PTFE, jau seniai buvo pripažintas kituose sudėtinguose komponentuose. Pavyzdžiui, PTFE silfonams ir diafragmoms, kurioms reikia milijonų lankstumo ciklų, dažnai naudojamos modifikuotos rūšys, užtikrinančios išskirtinį lankstumo tarnavimo laiką. Tas pats principas dabar vis dažniau taikomas aukščiausios kokybės šildytuvų apvalkalams, kur patikimumas veikiant vibracijai ir šilumos ciklams yra labai svarbus. Įrangos gamintojai, aptarnaujantys pramonės šakas nuo galvanizavimo iki farmacijos gamybos, taiko modifikuotus PTFE apvalkalus, kad sumažintų pretenzijas dėl garantijos ir pailgintų priežiūros intervalus.
Išvada: tyli fluoropolimero dizaino raida
Komonomero pridėjimas prie PTFE yra tylus, bet galingas klasikinės inžinerinės medžiagos evoliucija. Išparduodamas nedidelę didžiausio atsparumo temperatūrai gabalėlį, kad būtų žymiai padidintas atsparumas, tankis ir nuovargis, modifikuotas PTFE užtikrina ilgesnį-patvaresnį ir patikimesnį šildytuvo apvalkalą. Mikro-tuštumų sumažėjimas ir lenkimo ištvermės pagerėjimas yra tiesioginės šio nedidelio cheminio pakeitimo- pasekmės, todėl medžiaga išlieka klasifikuojama kaip PTFE, tačiau tokia gili, kad keičia našumą dinaminėje, korozinėje aplinkoje. Pažangiausios medžiagos dažnai gimsta iš mažiausių ir tiksliausių cheminių koregavimų. PTFE šildytuvo apvalkalo atveju PPVE procentinė dalis daro viską.
