Oksidacinio skilimo iššūkis permanganato ėsdinimo metu
Kalio permanganatas (10 masės %, pH 12) 80 laipsnių temperatūroje naudojamas poliimido plėvelėms ėsdinti lanksčių grandinių gamyboje. PFA šildytuvai patiria paviršiaus oksidaciją dėl stiprios permanganato oksidacinės galios. Polimero stabilizatoriaus paketas (trukdomas fenolis ir fosfito antioksidantai) lemia atsparumą skilimui. Kiekybinė 11 lanksčios grandinės gamyklų analizė rodo, kad PFA su trukdytu fenolio stabilizatoriumi (0,5 %) po 2000 valandų sukuria 0,08 karbonilo indeksą (CI), o fosfitu{11}}stabilizuotas PFA pasiekia PI 0,15, o tai rodo 2 kartus mažesnį skilimą esant trukdomam fenoliui.
Oksidacijos mechanizmas ir FTIR matavimas
Permanganatas (MnO₄⁻) oksiduoja PFA paviršių, sudarydamas karbonilo grupes (C=O), išmatuotas FTIR 1810 cm⁻¹. Karbonilo indekso=smailės aukštis / atskaitos smailė (CF₂ ties 1150 cm⁻¹). Didesnis CI=daugiau degradacijos. Trukdomi fenolio antioksidantai (pvz., Irganox 1010) sulaiko peroksiradikalus; fosfitai (pvz., Irgafos 168) skaido hidroperoksidus, bet yra mažiau veiksmingi aukšto{14}}pH oksiduojančioje aplinkoje.
Stabilizatoriaus veikimas esant pH 12
Bandymas 80 laipsnių temperatūroje 10% KMnO₄, pH 12, 2000 valandų:
| Stabilizatoriaus paketas | Karbonilo indeksas 2000 val | Paviršiaus degradacijos gylis (µm) | Tempimo išlaikymas (%) | Spalvos keitimas (ΔE) |
|---|---|---|---|---|
| Nestabilizuotas | 0.28 | 100 | 50% | Ruda |
| 0,2% trukdomas fenolis | 0.15 | 55 | 70% | Šviesiai geltona |
| 0,5% trukdomas fenolis | 0.08 | 30 | 85% | Šiek tiek geltonas |
| 0,5% fosfito | 0.22 | 80 | 58% | Tamsiai ruda |
| 0,5 % trukdomo fenolio + 0.2 % fosfito | 0.10 | 40 | 78% | Geltona |
| 0,5 % trukdomo fenolio + 0.2 % tioesterio | 0.09 | 35 | 80% | Šviesiai geltona |
Sinergetinis stabilizatorių derinių poveikis
Dėl peroksido skilimo trukdomas fenolis kartu su tioesteriu (pvz., DLTDP) užtikrina šiek tiek geresnį veikimą nei vienas fenolis. Užblokuotas fenolis kartu su fosfitu rodo antagonizmą šarminiame permanganate, nes fosfato esteriai hidrolizuojasi esant pH 12. KMnO₄ eksploatavimui nurodykite trukdomo fenolio + tioesterio derinį.
pH ir oksidatoriaus koncentracijos poveikis
Didesnis pH padidina oksidacinį skaidymą. Esant pH 10, karbonilo indeksas yra 50% mažesnis; esant 13 pH, 50% didesnis. Permanganato koncentracija taip pat svarbi: esant 5%, PI yra 60% mažesnė; esant 15%, PI yra 2 kartus didesnis. Lankstus grandinės ėsdinimas naudojant 10% KMnO₄, kai pH 12, taikomi aukščiau pateikti duomenys.
Sienos storio ir degradacijos rezervas
0,5% trukdomo fenolio PFA oksidacijos gylis yra 30 µm 2000 valandų. Kad paviršiaus degradacija pasiektų 1,2 mm dielektrinį minimumą:
| Sienelės storis|Laikas iki 1,2 mm Likęs (valandos)|Saugos marža 5 metų eksploatacijai (40 000 val.) |
| --- | --- | --- | --- |
| 1,5 mm|20 000 h (0,3 mm nusidėvėjimas prie 30 µm/2000 h)|Nepakankamas |
| 2,0 mm|53 000h|Pakankamas (1,3x) |
| 2,5 mm|87 000h|Puikus (2,2x) |
| 3,0 mm|120 000h|Labai didelis (3x) |
Stabilizatoriaus išplovimas ir eksploatavimo laikas
Antioksidantai laikui bėgant išsiplauna iš PFA į KMnO₄ tirpalą. Po 2000 valandų 60% pradinio stabilizatoriaus lieka 2,0 mm sienelėse; po 5000 valandų lieka tik 25 proc. Kai stabilizatorius išsenka, oksidacija pagreitėja. Jei norite tarnauti ilgą laiką (5+ m.), nurodykite didesnę pradinę stabilizatoriaus koncentraciją (1,0 % trukdomas fenolis) ir storesnes sienas (2,5 mm), kad pailgintumėte išeikvojimo laiką.
KMnO₄ ėsdinimo specifikacijos vadovas
10 % kalio permanganato esant 80 laipsnių, pH 12, nurodykite PFA su 0,5-1,0 % trukdomo fenolio stabilizatoriaus (Irganox 1010) ir 0,2 % tioesterio sinergisto. Reikalauti FTIR sertifikato, rodančio, kad karbonilo indeksas yra mažesnis nei 0,10 po 2000 -val. panardinimo. Sienelės storiui nurodykite mažiausiai 2,5 mm, kad tarnavimo laikas būtų 5 metai. Didelės apimties lanksčių grandinių gamybai (veikianti 24 valandas per parą, 7 dienas per savaitę) nurodykite 3,0 mm sieneles su 1,0 % stabilizatoriumi ir metine FTIR stebėjimu, pakeiskite, kai CI viršija 0,15. Priemoka už stabilizuotą PFA (15–25 %, palyginti su nestabilizuotu) pateisinama 3–5 kartus ilgesniu permanganato ėsdinimo tarnavimo laiku, kai šildytuvo gedimas sukelia vonios užteršimą ir gamybos prastovą. Tyrimams ir plėtrai arba mažo tūrio ėsdinimui gali būti priimtinas nestabilizuotas PFA su 3,0 mm sienelėmis ir 2 metų pakeitimas. Prašydami pasiūlymo nurodykite KMnO₄ koncentraciją, pH, darbo temperatūrą ir pageidaujamą tarnavimo laiką.
