PTFE (polytetrafluorieteeni) Ominaisuudet

(katso myös polymer® PTFE ja polymer® FEP & PFA tekniset tiedot ) PTFE:n mekaaniset ominaisuudet ovat alhaiset muihin muoveihin verrattuna, mutta sen ominaisuudet säilyvät käyttökelpoisina laajalla lämpötila-alueella -100 °F - +400 °F (- 73 °C - 204 °C).

Polymer® PTFE -fluoripolymeerihartsien tyypilliset ominaisuudet

Lämpötilan kestävyys

Yli 77°C:n lämpötilat eivät ole edullisia useimpien elastomeerien ja muovien komponenteille, kun taas PTFE kestää jopa 260°C:n lämpötiloja.Myös alle 77°C:ssa, jos yhdistetään metalleja syövyttäviä happoja ja orgaanisia liuottimia, PTFE:n vuoraukset ja komponentit ovat usein edullisia, koska elastomeerit ja muut muovit eivät useinkaan kestä liuottimen turpoamista ja pehmenemistä.

Kemiallinen inertisyys

Kemiallisella inertiydellä tarkoitamme sitä, että PTFE-fluorihiilihartsit voivat olla jatkuvassa kosketuksessa toisen aineen kanssa ilman havaittavaa kemiallista reaktiota.Yleensä PTFE-fluorihiilihartsit ovat kemiallisesti inerttejä.Tästä huolimatta tämä lausunto, kuten kaikki yleistykset, on tarkennettava, jotta se olisi täysin tarkka.Pätevyys ei kuitenkaan aiheuta sekaannusta, jos pitää mielessä perustiedot PTFE-hartsien käyttäytymisestä.

Tavanomainen kuvaus yhteenveto erilaisista testitiedoista voi olla harhaanjohtava, sillä se voi niputtaa yhteen olennaisesti erilaisia ​​"kemiallisia" käyttäytymistyyppejä.Jotta kuvaus olisi selkeä, siinä on erotettava toisistaan ​​tiukasti kemialliset reaktiot ja fysikaaliset vaikutukset, kuten absorptio.Kuvauksen tulee antaa käyttäjälle mahdollisuus ottaa huomioon fysikaalisten ja kemiallisten ominaisuuksien keskinäiset suhteet, jotka voivat vaikuttaa tiettyyn käyttötarkoitukseen.

Esimerkiksi PTFE-hartseihin ei vaikuta upottaminen Aqua Regiaan.Mutta jos tämän reagenssin lämpötila ja tuloksena oleva paine nousevat korkeiksi, myös reagenssin komponenttien imeytyminen hartsiin lisääntyy.Myöhemmät vaihtelut, kuten äkillinen painehäviö, voivat sitten olla fyysisesti vahingollisia hartsiin imeytyneiden höyryjen laajenemisen vuoksi.On selvää, että kun puhumme PTFE:n kemiallisista ominaisuuksista, meidän on erotettava toisistaan ​​tiukasti kemialliset reaktiot, kuten ilmaisimme termillä "kemiallinen yhteensopivuus" ja fysikaaliset toimet, kuten "absorptio" yhdistettynä mekaaniseen ja lämpörasitukseen.

Normaaleissa käyttölämpötiloissa PTFE-hartseihin kohdistuu vain harvoja kemikaaleja sen sijaan, että ne olisivat yhteensopivia kemikaalien kanssa.Nämä lähtöaineet ovat voimakkaimpia tunnettuja hapettimia ja pelkistäviä aineita.Alkuainenatrium, joka on läheisessä kosketuksessa fluorihiilivetyjen kanssa, poistaa fluoria polymeerimolekyylistä.Tätä reaktiota käytetään laajalti vedettömissä liuoksissa PTFE:n pintojen etsaukseen, jotta hartsit voidaan liimata liimaamalla.Muut alkalimetallit (kalium, litium jne.) reagoivat samalla tavalla.

Joissakin tapauksissa ehdotetussa käyttörajalämpötilassa 260 °C TFE:lle ja PFA:lle ja 204 °C:lle FEP:lle tai lähellä sitä, joidenkin kemikaalien on raportoitu olevan korkeissa pitoisuuksissa reaktiivisia PTFE:lle.Natriumetsauksen kaltaista hyökkäystä on tuottanut tällaisissa korkeissa lämpötiloissa 80 % NaOH tai KOH, metallihydridit, kuten boraanit (esim. B2H6), alumiinikloridi, ammoniakki (NH3) ja tietyt amiinit (R-NH2) ja imiinit ( R = NH).Myös 70-prosenttisella typpihapolla on havaittu hidas hapettumishyökkäys paineessa 250 °C:ssa.Erityistestaus on tarpeen, kun tällaisia ​​äärimmäisiä pelkistäviä tai hapettavia olosuhteita lähestytään.

Imeytyminen

Päinvastoin kuin metallit, muovi ja elastomeerit imevät erilaisia ​​määriä kosketuksiin joutuvia materiaaleja, erityisesti orgaanisia nesteitä.PTFE:n absorptiokyky on epätavallisen alhainen, ja muovin ja muiden aineiden välinen kemiallinen reaktio on harvinaisuus (muutamia aiemmin mainittuja poikkeuksia lukuun ottamatta).Kuitenkin, kun absorptio yhdistetään muihin vaikutuksiin, tämä ominaisuus voi vaikuttaa näiden hartsien käyttökelpoisuuteen tietyssä kemiallisessa ympäristössä.Esimerkiksi nopeita lämpötilan tai paineen vaihteluita voi syntyä fyysisesti vahingollisia olosuhteita.PTFE-hartsien laajempi käyttölämpötila-alue altistaa ne tämän tyyppisille fyysisille vaurioille useammin kuin muut muovit.

Tarkastellaan selityksenä ATSM-standardeissa* vuoratulle putkelle kuvattu "höyrysykli"-testi.Vuoratun putken näytteet altistetaan 0,8 MPa:n (125 psi) höyrylle vuorotellen matalapaineisen kylmän veden kanssa, mikä aiheuttaa todella suuria lämpö- ja painevaihteluita.Tämä toistetaan 100 syklin ajan.Höyry loi paine- ja lämpötilagradientin vuorauksen läpi aiheuttaen pienen höyrymäärän imeytymisen, joka kondensoituu vedeksi vuorauksen seinämän sisällä.Painetta vapautettaessa tai höyryä syötettäessä takaisin sisään jäänyt vesi voi laajentua höyryksi aiheuttaen alkuperäisen mikrohuokosen.Toistuva paine- ja lämpökierto laajentaa mikrohuokosia aiheuttaen lopulta näkyviä vedellä täytettyjä rakkuloita vuoraukseen.ASTM-standardit huomauttavat, että rakkulat eivät vaikuta haitallisesti putken vuorauksen suorituskykyyn – kemiallisen esteen paksuus on edelleen ehjä.

On syövyttäviä toimenpiteitä, jotka vähentävät rakkuloiden vakavuutta.Vuoratun putken tai astian lämmöneristys vähentää lämpötilagradienttia vuorauksessa, mikä usein estää kondensoitumisen ja imeytyneiden nesteiden myöhemmän laajenemisen.Se myös vähensi lämpötilan muutosten nopeutta ja suuruutta, mikä minimoi rakkuloiden muodostumista.Näin ollen eristys voi monessa tapauksessa tarjota suojatoimenpiteen vähentämällä hartsia.Lisäsuojaa voidaan tarjota käyttämällä toimintatapoja tai laitteita, jotka rajoittavat prosessin paineen laskua tai lämpötilan nousua.

Läpäisy

Permeaatio on tekijä, joka liittyy läheisesti absorptioon, mutta se on myös muiden fysikaalisten vaikutusten, kuten diffuusion ja lämpötilan, funktio.Yli 20 vuoden kokemuksella PTFE-vuoratuista putkista syövyttävän höyryn läpäisystä ja tukiosan korroosiosta johtuvien vikojen määrä on ollut huomattavan pieni.Fyysisen lujuuden kannalta korkeissa lämpötiloissa tarvittavat vuorauksen paksuudet 1,27–6,35 mm vähentävät läpäisyä siihen pisteeseen, että se on tavallisesti vähäinen huomio.Koska niin monet muuttujat vaikuttavat läpäisyyn, on harhaanjohtavaa käyttää ohuilla polymeerikalvoilla saatuja laboratorioläpäisevyystietoja perustana tiettyjen fluoroplastisten polymeeripäällysteiden valinnassa.Muutamia poikkeuksia lukuun ottamatta fluoroplastien läpäisevyyden eroilla on vain vähän vaikutusta valmistettujen putkien ja laitteiden suorituskykyyn.Suorituskykyä ohjataan ensisijaisesti suunnittelulla, valmistuksella ja laadunvalvonnalla.Siksi ensisijainen huolenaihe on yleensä absorptio, koska tämä on ominaisuus, joka osoittaa parhaiten fluorihiilihartsien käyttökelpoisuuden tietyssä kemiallisessa ympäristössä.

Rajoittamattomissa vuorauksissa on tärkeää, että vuorauksen ja tukiosan välinen tila tuuletetaan ilmakehään, ei vain pienten läpäisevien höyryjen vuotamisen mahdollistamiseksi, vaan myös sen estämiseksi, että sisään jääneen ilman laajeneminen putoaa vuoraukseen.Näitä tuuletusaukkoja käytetään myös vuorattujen putkien laadunvalvontatestaukseen ja turvalaitteena vuodon ilmoittamiseen vuorauksen vaurioiden sattuessa.Linjan romahtamisen katsotaan usein johtuvan läpäisystä, vaikka itse asiassa ensisijainen syy on tyhjiön esiintyminen prosessivirrassa.Vuorattujen putkien valmistajat julkaisevat alipaineen kestävyyden nimellislämpötiloissa eri kokoisissa ja vuorauksen paksuuksissa, mutta joskus on tarpeen estää liiallinen tyhjiö suunnitteluominaisuuksien ja toimintatapojen avulla.