Изазов слободних радикала у избељивању алкалним пероксидом
Раствори за бељење алкалног пероксида (пХ 11, 4% Х₂О₂) на 80 степени стварају пероксил и хидроксил радикале који нападају ПФА грејаче. Церијум оксид (ЦеО₂) делује као чистач радикала када се угради у ПФА. Детекција хемилуминисценције квантификује оксидативну деградацију. Тестирање у 13 фабрика целулозе и папира показује да девичански ПФА производи 8500 хемилуминисценције након 2000 сати, што указује на озбиљну оксидацију. ПФА са 2% ЦеО₂ производи само 1200 бројева, што представља 86% смањење оксидативне деградације.
Механизам деградације слободних радикала
Разлагање пероксида ствара радикале ·ОХ и ХО₂· који апстрахују водоник са крајева и слабих тачака ПФА ланца, покрећући оксидацију. Хемилуминисценција (ЦЛ) детектује побуђене карбонилне врсте настале током оксидације. Већи ЦЛ броји=више деградације. ЦеО₂ делује као чистач радикала кроз Це³⁺/Це⁴⁺ редокс циклус: Це³⁺ + ·ОХ → Це⁴⁺ + ОХ⁻, Це⁴⁺ + ХО₂· → Це³⁺ + О₂ + Х⁺.
Хемилуминисценција и корелација механичких својстава
Тестирање на 80 степени при пХ 11, 4% Х₂О₂ током 2000 сати:
| ПФА формулација | ЦЛ броји (релативно) | Дубина оксидативне деградације (µм) | Задржавање затезне чврстоће (%) | Задржавање издужења (%) |
|---|---|---|---|---|
| Виргин ПФА | 8500 | 120 | 55% | 40% |
| Виргин ПФА (високе чистоће) | 6200 | 90 | 68% | 55% |
| ПФА + 1% ЦеО₂ | 2800 | 45 | 82% | 75% |
| ПФА + 2% ЦеО₂ | 1200 | 20 | 92% | 88% |
| ПФА + 3% ЦеО₂ | 900 | 15 | 94% | 90% |
ЦеО₂ Дисперзија и величина честица
Ефикасност ЦеО₂ зависи од дисперзије и величине честица. Нано-ЦеО₂ (20-50 нм) равномерно диспергован током мешања постиже 2к боље уклањање радикала од микронске величине (1-5 µм). Агломерирани ЦеО₂ ствара слабе тачке које убрзавају локалну деградацију. Добављачи треба да сертификују величину честица и квалитет дисперзије.
Синергија са другим стабилизаторима
ЦеО₂ ради синергистички са ометаним аминским светлосним стабилизаторима (ХАЛС) и фосфитним антиоксидансима. За услуге алкалног пероксида:
| Пакет стабилизатора | ЦЛ Броји на 2000х | Синергијски фактор |
|---|---|---|
| Ништа (девица) | 8500 | 1.0x |
| Само 0,5% ХАЛС | 4200 | 2.0x |
| Само 1% ЦеО₂ | 2800 | 3.0x |
| 0,5% ХАЛС + 1% ЦеО₂ | 1200 | 7.1x |
| 1% ХАЛС + 2% ЦеО₂ | 600 | 14.2x |
Дебљина зида и оксидативна пенетрација
Оксидација је површински{0}}ограничена. Када се деградирани површински слој уклони (абразијом или чишћењем), излаже се свеж полимер. За девичански ПФА са 120 µм оксидативне дубине после 2000 х:
| Валл Тхицкнесс | Време до оксидативне пенетрације (губитак зида до 1,2 мм мин) | Виргин ПФА Лифе | 2% ЦеО₂ ПФА Лифе |
|---|---|---|---|
| 1.5мм | 8000х (1.5-1.2=0.3мм/0,12мм на 2000х) | 4 године | >10 година |
| 2.0мм | 13,000h | 6,5 година | >15 година |
| 2.5мм | 18,000h | 9 година | >20 година |
| 3.0мм | 23,000h | 11,5 година | >25 година |
Концентрација пероксида и ефекти температуре
Већа концентрација пероксида убрзава оксидацију. При 2% Х₂О₂, ЦЛ износи 40% од 4% вредности. При 6% Х₂О₂, број је 2,5 пута већи. Температура је такође битна: на 70 степени, број ЦЛ је 60% мањи; на 90 степени, рачуна се двоструко. За апликације за бељење са променљивим пероксидом, наведите ЦеО₂-стабилизовани ПФА за све услове изнад 70 степени.
Леацхинг анд Ектрацтаблес
Наночестице ЦеО₂ могу се испирати из ПФА у раствор за бељење. Масена спектрометрија индуктивно спрегнуте плазме (ИЦП-МС) раствора после 2000х показује концентрацију церијума од 0,2 ппм за 2% ЦеО₂ ПФА. Овај ниво не утиче на сјај пулпе или ефикасност избељивања. За апликације-контакт са храном или високе{8}}чистоће, проверите нивое процедних вода код добављача.
Смернице за спецификације за бељење пулпе
За бељење алкалним пероксидом на 80 степени, пХ 11, наведите ПФА са 2% нано-ЦеО₂ (20-50нм, добро-распршен) и стабилизатором ометаног амина (0,5%). Захтевати тестирање хемилуминисценције према АСТМ Е2070 са бројем испод 2000 у 2000 сати. За дебљину зида, 2,0 мм обезбеђује животни век од 10+ година. Када тражите понуде, наведите концентрацију Х₂О₂, пХ, температуру и жељени радни век. Премијум за ЦеО₂-стабилизовани ПФА (30-50% у односу на првобитни) је оправдан 3-5к дужим животним веком грејача у континуираном бељењу пулпе где непланирано гашење кошта 20.000-100.000 долара дневно. За серијске операције са честим чишћењем може бити адекватан оригинални ПФА са зидовима од 2,5 мм и двогодишњом заменом.
