PTFE (politetrafluor-etilén) tulajdonságai

(lásd még a polimer® PTFE és a polimer® FEP és PFA specifikációit) A PTFE mechanikai tulajdonságai alacsonyak más műanyagokhoz képest, de tulajdonságai a -100°F és +400°F közötti széles hőmérsékleti tartományban is hasznosak maradnak. 73-204 °C).

A polymer® PTFE fluorpolimer gyanták tipikus tulajdonságai

Hőmérsékletállóság

A 77°C feletti hőmérséklet nem kedvez a legtöbb elasztomer és műanyag alkatrészeinek, míg a PTFE 260°C-ig is ellenáll.Még 77 °C alatt is, ha fémekre korrozív savakat és szerves oldószereket kombinálnak, gyakran előnyben részesítik a PTFE béléseket és komponenseket, mivel az elasztomerek és más műanyagok gyakran nem ellenállnak az oldószeres duzzadásnak és lágyulásnak.

Kémiai tehetetlenség

A kémiai tehetetlenség alatt azt értjük, hogy a PTFE fluor-szénhidrogén gyanták folyamatosan érintkezhetnek más anyaggal anélkül, hogy kimutatható kémiai reakció játszódik le.Általában a PTFE fluor-szénhidrogén gyanták kémiailag semlegesek.Mindazonáltal ezt az állítást, mint minden általánosítást, korlátozni kell, ha azt akarjuk, hogy tökéletesen pontos legyen.A minősítés azonban nem vezet félreértéshez, ha szem előtt tartjuk a PTFE-gyanták viselkedésére vonatkozó alapvető tényeket.

A különböző vizsgálati adatok szokásos leírása félrevezető lehet, mert alapvetően különböző típusú „kémiai” viselkedést egyesíthet.Ahhoz, hogy a leírás egyértelmű legyen, különbséget kell tenni a szigorúan kémiai reakciók és a fizikai hatások, például az abszorpció között.A leírásnak lehetővé kell tennie a felhasználó számára, hogy figyelembe vegye a fizikai és kémiai tulajdonságok közötti összefüggéseket, amelyek egy adott alkalmazást befolyásolhatnak.

Például a PTFE gyantákat nem érinti a vízbe merítés.Mégis, ha ennek a reagensnek a hőmérséklete és az eredő nyomása magas lesz, a reagens komponenseinek a gyantában való felszívódása is megnő.A későbbi ingadozások, mint például a hirtelen nyomásveszteség, fizikailag károsak lehetnek a gyantában elnyelt gőzök tágulása miatt.Nyilvánvalóan tehát, amikor a PTFE kémiai tulajdonságairól beszélünk, különbséget kell tennünk a szigorúan kémiai reakciók között, amint azt a „kémiai összeférhetőség” kifejezéssel fejeztük ki, és a fizikai hatások között, mint például a mechanikai és termikus igénybevétellel kombinált „abszorpció”.

Normál használati hőmérsékleten a PTFE gyantákat kevés vegyi anyag támadja meg, ahelyett, hogy táblázatba foglalná azokat a vegyszereket, amelyekkel kompatibilisek.Ezek a reagensek a legerősebb ismert oxidáló- és redukálószerek közé tartoznak.A fluor-szénhidrogénekkel szorosan érintkező elemi nátrium eltávolítja a fluort a polimer molekulából.Ezt a reakciót széles körben alkalmazzák vízmentes oldatokban a PTFE felületeinek maratására, így a gyanták ragasztóval köthetők.A többi alkálifém (kálium, lítium stb.) hasonlóan reagál.

Egyes esetekben a javasolt üzemi határhőmérséklet 260 °C a TFE és PFA, illetve 204 °C a FEP esetében, néhány vegyi anyag nagy koncentrációban reagál a PTFE-re.A nátriummaratáshoz hasonló támadást ilyen magas hőmérsékleten 80%-os NaOH vagy KOH, fém-hidridek, például boránok (pl. B2H6), alumínium-klorid, ammónia (NH3), valamint bizonyos aminok (R-NH2) és iminek ( R = NH).Lassú oxidatív támadást is megfigyeltek a 70%-os salétromsav nyomás alatt, 250 °C-on.Speciális vizsgálatra van szükség, ha ilyen szélsőséges redukáló vagy oxidáló körülményekhez közelítünk.

Abszorpció

Ellentétben a fémekkel, a műanyagok és az elasztomerek különböző mennyiségű anyagokat szívnak fel, amelyekkel érintkeznek, különösen a szerves folyadékokat.A PTFE abszorpciós képessége szokatlanul alacsony, és ritka a kémiai reakció a műanyag és a többi anyag között (a korábban említett néhány kivételtől eltekintve).Ha azonban az abszorpciót más hatásokkal kombinálják, ez a tulajdonság befolyásolhatja ezen gyanták használhatóságát egy adott kémiai környezetben.Például, ha a hőmérséklet vagy a nyomás gyors ingadozása következik be, fizikailag káros körülmények jöhetnek létre.A PTFE-gyanták szélesebb üzemi hőmérséklet-tartománya gyakrabban teszi ki őket ilyen típusú fizikai sérüléseknek, mint más műanyagok.

Magyarázatképpen vegyük figyelembe az ATSM szabványokban* a bélelt csövekre leírt „gőzciklus” tesztet.A bélelt csövek mintáit 0,8 MPa (125 psi) nyomású gőznek vetik alá, váltakozva alacsony nyomású hideg vízzel, ami valóban nagyon komoly hő- és nyomásingadozásokat okoz.Ezt 100 cikluson keresztül ismételjük.A gőz nyomás és hőmérséklet gradienst hozott létre a bélésen keresztül, ami kis mennyiségű gőz felszívódását okozza, amely vízzé kondenzálódik a bélés falán belül.Nyomáscsökkentéskor vagy a gőz visszavezetésekor a bezárt víz gőzzé tágulhat, eredeti mikropórusokat okozva.Az ismételt nyomás és hőciklus megnöveli a mikropórusokat, ami végül látható, vízzel telt hólyagokat okoz a bélésen belül.Az ASTM szabványok megjegyzik, hogy a hólyagok nem befolyásolják hátrányosan a csőbélés teljesítményét – a kémiai gát vastagsága továbbra is érintetlen.

Vannak olyan maró hatású intézkedések, amelyek csökkentik a hólyagosodás súlyosságát.A bélelt cső vagy tartály hőszigetelése csökkenti a bélés hőmérséklet-gradiensét, ezáltal gyakran megakadályozza a páralecsapódást és az elnyelt folyadékok ezt követő kitágulását.Csökkentette a hőmérséklet-változások sebességét és nagyságát is, ezáltal minimalizálva a hólyagosodást.Így a gyanta csökkentésével a szigetelés sok esetben védőintézkedést jelenthet.További védelem biztosítható olyan működési eljárások vagy eszközök alkalmazásával, amelyek korlátozzák a technológiai nyomáscsökkentés vagy a hőmérséklet-emelkedés mértékét.

Áthatolás

A permeáció az abszorpcióval szorosan összefüggő tényező, de más fizikai hatások, például diffúzió és hőmérséklet függvénye is.A PTFE bélésű csövekkel kapcsolatos több mint 20 éves tapasztalat során feltűnően kevés a korrozív gőzök áthatolásának, majd a tartóelem korróziójának tulajdonítható meghibásodások száma.A magas hőmérsékleten a fizikai szilárdsághoz szükséges 1,27-6,35 mm-es bélésvastagság olyan mértékben csökkenti a permeációt, hogy az általában csekély szempont.Mivel nagyon sok változó befolyásolja a permeációt, félrevezető a vékony polimer filmekkel kapott laboratóriumi permeabilitási adatok felhasználása a specifikus fluoroplasztikus polimer bélések kiválasztásánál.Néhány kivételtől eltekintve a fluoroplasztok közötti permeabilitásbeli különbségek csekély hatással vannak a gyártott csövek és berendezések teljesítményére.A teljesítményt elsősorban a tervezés, a gyártás és a minőség-ellenőrzés szabályozza.Ezért az elsődleges gond általában az abszorpció, mivel ez az a tulajdonság, amely leginkább jelzi a fluor-szénhidrogén gyanták használhatóságát egy adott kémiai környezetben.

Határtalan béléseknél fontos, hogy a bélés és a tartóelem közötti teret a légkörbe szellőztessük, nemcsak azért, hogy lehetővé tegyük az áteresztő gőzök csekély mennyiségének kijutását, hanem azért is, hogy megakadályozzuk a bezárt levegő tágulását a bélés összeomlását illetően.Ezenkívül ezeket a szellőzőnyílásokat a bélelt csövek minőség-ellenőrzésére használják, és biztonsági eszközként használják a szivárgás jelzésére a bélés sérülése esetén.A bélés összeomlását gyakran a permeációnak tulajdonítják, holott az elsődleges ok a vákuum a folyamatáramban.A bélelt csövek gyártói közzéteszik a vákuummal szembeni ellenállást névleges hőmérsékleten a különböző méretűek és bélésvastagságok esetén, de néha szükséges a túlzott vákuum megakadályozása a tervezési jellemzőkkel és az üzemeltetési eljárásokkal.