Sisaruspolymeerien vertailu
PTFE ja FEP ovat molemmat täysin fluorattuja polymeerejä. Niillä on sama hiili-fluorisidoskemia, joka tarjoaa lähes-yleisen kemiallisen kestävyyden. FEP-fluorattu eteenipropeeni- on olennaisesti tetrafluorietyleenin ja heksafluoripropeenin kopolymeeri, jossa HFP-komonomeeri tuo lyhyitä perfluorimetyylisivuhaaroja, jotka vähentävät kiteisyyttä ja mahdollistavat sulate-prosessoinnin.
Koska molemmat ovat perfluorattuja, niiden kemiallinen kestävyys yksittäisiä happoja ja emäksiä vastaan on vertailukelpoinen. Molemmat on mitoitettu toimimaan koko pH-alueella. Niiden välinen ero ilmenee syklisessä käytössä-, jossa lämmönvaihdin vuorottelee happo- ja emäsaltistusta-, koska ne reagoivat eri tavoin läpäisyyn, lämpökiertoon ja mekaaniseen rasitukseen vaihtelevassa kemiallisessa ympäristössä.
Permeaation ja kemiallisen pyöräilyn ero
FEP:llä on alhaisempi kiteisyys kuin PTFE:llä-tyypillisesti 40-50 % vs. 50-70 %. Puolikiteisen polymeerin amorfisilla alueilla on suurempi vapaa tilavuus kuin kiteisillä alueilla. Pienten molekyylien tunkeutuminen tapahtuu pääasiassa amorfisen faasin kautta.
Kun FEP altistetaan happoliuokselle, happomolekyylit tunkeutuvat amorfisille alueille. Kun sama FEP-komponentti sitten altistetaan alkaliselle liuokselle, läpäissyt happo reagoi polymeerimatriisin sisällä tulevan alkalin kanssa. Reaktiossa syntyy vettä ja suolaa. Polymeerin vapaan tilavuuden suljetussa tilassa muodostunut vesimolekyyli laajenee höyrystyessään käyttölämpötilassa. Laajentuminen luo mikroskooppisia painepulsseja polymeeriin.
Useiden happo{0}}emässyklien aikana nämä toistuvat mikro-painetapahtumat aiheuttavat väsymystä, joka on ominaista läpäisyjaksoille. Mikro-tyhjät kasvavat ja sulautuvat yhteen amorfisilla alueilla. Polymeerin mekaaniset ominaisuudet-erityisesti murtovenymä-vähenevät nopeammin kuin pelkän lämpövanhenemisen perusteella ennustettaisiin.
PTFE:llä, jolla on korkeampi kiteisyys, on vähemmän amorfista vapaata tilavuutta läpäisyä varten. Happo- ja alkalimolekyylit tunkeutuvat vähemmän syvälle. Syklisen läpäisyn väsymisvaikutus vähenee vastaavasti. Mekaaniset ominaisuudet pysyvät vakaina pidemmän aikaa syklisessä altistuksessa.
Taulukko 1: Syklinen happo-emäksisen suorituskyvyn vertailu (10 % HCl / 10 % NaOH vuorotellen, 80 astetta, 1 tunnin syklit)
| Suorituskykyparametri | FEP | PTFE |
|---|---|---|
| kiteisyys (%) | 40-50 | 50-70 |
| Amorfinen jae (%) | 50-60 | 30-50 |
| Hapon läpäisynopeus (suhteellinen) | 1.5-2.0× | 1.0× |
| Syklinen läpäisyväsymysvaikutus | Mitattavissa | Minimaalinen |
| Vetolujuuden säilyminen 5 000 syklin jälkeen (%) | 70-85 | 90-95 |
| Venymän retentio 5 000 syklin jälkeen (%) | 55-75 | 85-95 |
| Mikro-tyhjiön muodostus | Havaittu amorfisilla alueilla | Minimaalinen |
| Jatkuva käyttölämpötila ( astetta ) | 204 | 260 |
| sulate{0}}prosessoitavuus | Kyllä (hitsattava) | Ei |
| Suhteellinen materiaalikustannus | 1.2-1.5× | 1.0× |
FEP:n hitsattavuuden etu
FEP:n yksi selvä etu PTFE:hen verrattuna on sulate{0}}prosessoitavuus. FEP:tä voidaan suulakepuristaa, ruisku-muovata ja-lämmönvaihtimien valmistuksessa-tappi-hitsata. Hitsatut FEP-putken-ja{8}}liitokset voidaan tehdä ilman mekaanisia liitoksia, ilman puristustiivisteitä tai rakoja. Tämä on merkittävä etu erittäin-puhtaus{11}}sovelluksissa, joissa mekaaniset liittimet ovat kontaminaatioriski.
PTFE:tä ei voida sula{0}}hitsata tavanomaisilla menetelmillä. Putkiliitokset perustuvat puristusliittimiin, laajennettuihin liitoksiin tai laippaliitoksiin. Nämä mekaaniset liitokset ovat luotettavia, mutta niissä on rakoja ja ne vaativat säännöllistä vääntömomenttia.
Sovelluksissa, joissa happo{0}}emäksisten syklien määrä on kohtalainen ja mekaanisten liitosten poistaminen on tärkeämpää kuin syklisen läpäisyn väsymiskestävyys, FEP voi olla edullinen sen alhaisemmasta kiteisyydestä huolimatta.
Katon lämpötilaero
FEP:n jatkuva käyttölämpötila 204 astetta on riittävä useimpiin kemiallisiin prosessointeihin, mutta se ei vastaa PTFE:n 260 asteen luokitusta. Korkean-lämpötilojen syklisissä hapoissa-emäksissä,-kuten kemiallisessa reaktorissa, jossa lämpötilat voivat nousta 200-220 asteeseen -PTFE tarjoaa laajemman turvamarginaalin.
Yli 180 asteen lämpötiloissa FEP:n matalampi kiteisyys ja korkeampi amorfinen osuus nopeuttavat sekä läpäisyä että syklisen altistuksen mekaanisia vaikutuksia. FEP:n ja PTFE:n välinen suorituskykyero levenee lämpötilan noustessa.
Yhteenveto
PTFE ylittää FEP:n syklisessä happo{0}}emäksissä korkeamman kiteisyytensä ansiosta, mikä vähentää tunkeutumista amorfiseen faasiin ja minimoi syklisen läpäisyn väsymisen, joka asteittain huonontaa FEP:n mekaanisia ominaisuuksia. PTFE säilyttää 90-95 % vetolujuudestaan tuhansien kemiallisten syklien jälkeen, kun FEP:n vastaava luku on 70-85 %.
FEP:n hitsattavuus tarjoaa etua erittäin -korkean-puhtaussovelluksissa, joissa mekaaniset liittimet eivät ole toivottavia. Teollisuuden syklisissä kemiallisissa palveluissa FEP:n lämpötilarajoissa valinta tasapainottaa PTFE:n erinomaisen syklisen kestävyyden ja FEP:n valmistuksen joustavuuden.
Tekninen analyysi syklisen kemiallisen palvelun fluoripolymeerien valinnasta on saatavilla, kun toimitetaan happo- ja emäspitoisuudet, syklin tiheys ja kesto, käyttölämpötila, puhtausvaatimukset ja nykyiset laitteiden käyttöikää koskevat tiedot.
