Vapaa radikaali -haaste alkaliperoksidivalkaisussa
Alkaliset peroksidivalkaisuliuokset (pH 11, 4 % H₂O₂) 80 asteessa synnyttävät peroksyyli- ja hydroksyyliradikaaleja, jotka hyökkäävät PFA-lämmittimiä vastaan. Ceriumoksidi (CeO₂) toimii radikaalin sieppaajana, kun se sisällytetään PFA:han. Kemiluminesenssidetektio mittaa oksidatiivisen hajoamisen. Testit 13 sellu- ja paperitehtaalta osoittavat, että neitsyt PFA tuottaa 8500 kemiluminesenssilukemaa 2000 tunnin jälkeen, mikä osoittaa vakavaa hapettumista. PFA, jossa on 2 % CeO₂, tuottaa vain 1 200 tulosta, mikä edustaa 86 %:n vähennystä oksidatiivisessa hajoamisessa.
Vapaiden radikaalien hajoamismekanismi
Peroksidin hajoaminen synnyttää ·OH- ja HO₂·-radikaaleja, jotka poistavat vetyä PFA-ketjujen päistä ja heikoista kohdista ja käynnistävät hapettumisen. Kemiluminesenssi (CL) havaitsee hapettumisen aikana muodostuneet virittyneet karbonyylilajit. Korkeampi CL lisää=hajoamista. CeO₂ toimii radikaalin sieppaajana Ce³⁺/Ce⁴⁺-pelkistyskierron kautta: Ce³⁺ + ·OH → Ce4⁺ + OH⁻, Ce⁴⁺ + HO₂· → Ce³⁺ + O₂ + H₂.
Kemiluminesenssi ja mekaanisten ominaisuuksien korrelaatio
Testaus 80 asteessa pH:ssa 11, 4 % H2O₂ 2000 tunnin ajan:
| PFA-formulaatio | CL-määrät (suhteellinen) | Oksidatiivisen hajoamisen syvyys (µm) | Vetolujuuden säilyminen (%) | Venymän säilyminen (%) |
|---|---|---|---|---|
| Neitsyt PFA | 8500 | 120 | 55% | 40% |
| Virgin PFA (korkea puhtaus) | 6200 | 90 | 68% | 55% |
| PFA + 1% CeO₂ | 2800 | 45 | 82% | 75% |
| PFA + 2% CeO₂ | 1200 | 20 | 92% | 88% |
| PFA + 3% CeO₂ | 900 | 15 | 94% | 90% |
CeO₂-dispersio ja hiukkaskoko
CeO₂:n tehokkuus riippuu dispersiosta ja hiukkaskoosta. Nano-CeO₂ (20-50 nm) tasaisesti dispergoituneena sekoittamisen aikana saavuttaa 2x paremman radikaalinpoiston kuin mikronikokoinen (1-5 µm). Agglomeroitu CeO₂ luo heikkoja kohtia, jotka nopeuttavat paikallista hajoamista. Toimittajien tulee todistaa hiukkaskoko ja dispersion laatu.
Synergia muiden stabilointiaineiden kanssa
CeO2 toimii synergistisesti estettyjen amiinien valostabilointiaineiden (HALS) ja fosfiittiantioksidanttien kanssa. Alkaliperoksidihuolto:
| Stabilisaattori paketti | CL laskee klo 2000 | Synergiatekijä |
|---|---|---|
| Ei yhtään (neitsyt) | 8500 | 1.0x |
| Vain 0,5 % HALS | 4200 | 2.0x |
| Vain 1 % CeO₂ | 2800 | 3.0x |
| 0,5 % HALS + 1 % CeO₂ | 1200 | 7.1x |
| 1 % HALS + 2 % CeO₂ | 600 | 14.2x |
Seinän paksuus ja hapettuminen
Hapetus on pinta{0}}rajoitettu. Kun huonontunut pintakerros on poistettu (hankaamalla tai puhdistamalla), tuore polymeeri paljastetaan. Neitsyt PFA, jonka oksidatiivisuus on 120 µm 2000 tunnin jälkeen:
| Seinän paksuus | Aika oksidatiiviseen tunkeutumiseen (seinähäviö 1,2 mm min) | Virgin PFA Life | 2 % CeO₂ PFA Life |
|---|---|---|---|
| 1,5 mm | 8000h (1.5-1.2=0.3mm/0,12mm per 2000h) | 4 vuotta | >10 vuotta |
| 2,0 mm | 13,000h | 6,5 vuotta | >15 vuotta |
| 2,5 mm | 18,000h | 9 vuotta | >20 vuotta |
| 3,0 mm | 23,000h | 11,5 vuotta | >25 vuotta |
Peroksidipitoisuuden ja lämpötilan vaikutukset
Korkeampi peroksidipitoisuus nopeuttaa hapettumista. 2 % H2O2:ssa CL-arvot ovat 40 % 4 % arvoista. 6 % H2O2:ssa lukemat ovat 2,5 kertaa suuremmat. Myös lämpötilalla on väliä: 70 asteessa CL-arvot ovat 60 % alhaisemmat; 90 asteessa, laskee kaksinkertaisena. Vaihtelevaa peroksidia käyttävien valkaisusovellusten osalta määritä CeO₂-stabiloitu PFA kaikille yli 70 asteen olosuhteille.
Liuotus ja uuttoaineet
CeO₂-nanohiukkaset voivat uuttua PFA:sta valkaisuliuokseen. Liuoksen induktiivisesti kytketty plasmamassaspektrometria (ICP-MS) 2000 tunnin jälkeen osoittaa ceriumpitoisuuden olevan 0,2 ppm 2 % CeO2 PFA:lla. Tämä taso ei vaikuta massan vaaleuteen tai valkaisutehoon. Tarkista suotoveden määrä toimittajalta, jos kyseessä on elintarvike-kosketus tai erittäin puhdas{8}}.
Sellunvalkaisun tekniset ohjeet
Emäksiselle peroksidivalkaisulle 80 asteessa, pH 11, määritä PFA, jossa on 2 % nano-CeO₂ (20-50 nm, hyvin-dispergoitu) ja estetty amiinistabilisaattori (0,5 %). Vaatii kemiluminesenssitestauksen ASTM E2070:n mukaan, kun lukemat ovat alle 2000 2000 tunnin kohdalla. Seinänpaksuudella 2,0 mm tarjoaa 10+ vuoden käyttöiän. Kun pyydät tarjousta, ilmoita H2O₂-pitoisuus, pH, lämpötila ja haluttu käyttöikä. CeO₂-stabiloidun PFA:n (30–50 % yli virgin) korkeampi hinta on perusteltu 3–5 kertaa pidemmällä lämmittimen käyttöiällä jatkuvassa massanvalkaisussa, jossa suunnittelematon sammutus maksaa 20 000–100 000 dollaria päivässä. Eräoperaatioissa, joissa puhdistetaan usein, 2,5 mm:n seinämillä ja 2 vuoden vaihdolla varustettu ensiö-PFA voi olla riittävä.
