Изазов прожимања у служби Станниц Цхлориде
Станни хлорид (50% СнЦл₄) на 90 степени хидролизује у ХЦл, формирајући хлоростанична киселина (Х₂СнЦл₆). ПФА грејачи доживљавају продирање киселине која временом разграђује полимер. Степен умрежавања у ПФА, мерен као садржај гела (нерастворљива фракција), одређује отпорност на пермеацију. Квантитативна анализа из 8 специјалних хемијских постројења показује да ПФА са садржајем гела изнад 15% смањује пермеацију хлоростаничне киселине за 70% у поређењу са неповезаним ПФА, продужавајући век грејача са 1 године на 4+ година.
Механизам умрежавања и пермеације
Унакрсно повезивање ствара хемијске везе између полимерних ланаца, смањујући слободну запремину и ограничавајући дифузију агресивних врста. Садржај гела је фракција полимера нерастворљивог у перфлуорованом растварачу (нпр. перфлуоро(2-бутилтетрахидрофуран)) након 16-часовне Сокхлет екстракције. Већи садржај гела=више умрежавања. Хлоростанична киселина продире кроз аморфне регионе; умрежавање ограничава покретљивост ланца и смањује пропустљивост.
Садржај гела у односу на брзину пермеације
Тестирање на 90 степени у 50% СнЦл₄ (равнотежа хидролизована до 15% ХЦл еквивалента) током 6000 сати:
| ПФА Типе | Садржај гела (%) | Брзина продирања хлоростаничне киселине (мг/цм²·дан) | Брзина пропусности ХЦл (мг/цм²·дан) | Време до корозије интерфејса (Ти језгро, сати) |
|---|---|---|---|---|
| Неповезано (стандардно) | <1% | 0.28 | 0.15 | 3,000 |
| Лов цросслинк | 5-10% | 0.18 | 0.10 | 5,000 |
| Средња унакрсна веза | 10-15% | 0.12 | 0.07 | 8,000 |
| Висока унакрсна веза | 15-20% | 0.08 | 0.04 | 12,000 |
| Веома висока унакрсна веза | 20-30% | 0.05 | 0.03 | 18,000+ |
Методе умрежавања за ПФА
ПФА је обично термопластичан (без умрежавања). Унакрсно повезивање се може увести помоћу:
Зрачење електронским снопом (5-15 Мрад) – најчешће, додаје 5-15% гела
Пероксид{0}}иницира умрежавање током обликовања – додаје 10-20% гела
Гама зрачење (мање уобичајено) – додаје слично е- зраку
Е-умрежени ПФА одржава хемијску отпорност сличну првобитном ПФА, док побољшава баријеру пропусности.
Задржавање механичке имовине
Унакрсно повезивање побољшава нека својства, али смањује друге:
| Имовина | Неповезано | 10% гел | 20% гел | Погодно за СнЦл₄? |
|---|---|---|---|---|
| Затезна чврстоћа (МПа) | 28 | 27 | 25 | Све да |
| Издужење при прекиду (%) | 300 | 250 | 180 | Yes for >150% |
| Флексибилност | Одлично | Добро | Смањена | Унакрсна веза може да пукне при савијању |
| Отпорност на продирање | Баселине | +40% | +70% | Висока унакрсна веза најбоље |
| Хемијска отпорност | Одлично | Одлично | Одлично | Све добро |
Дебљина зида и синергија умрежавања
За циљни животни век од 6000 сати у 50% СнЦл₄ на 90 степени, умрежавање и дебљина зида раде заједно:
| Валл Тхицкнесс | Унцросслинкед Лифе | 10% Гел Лифе | 20% Гел Лифе | Препоручено |
|---|---|---|---|---|
| 1.5мм | 1,500h | 2,500h | 4,000h | Не препоручује се |
| 2.0мм | 3,000h | 5,000h | 8,000h | 20% гела прихватљиво |
| 2.5мм | 4,500h | 7,500h | 12,000h | 10% гел + 2.5мм |
| 3.0мм | 6,000h | 10,000h | 16,000h | Неповезано адекватно |
Хидролиза и стабилност садржаја гела
Умрежени ПФА мора да се одупре хидролизи у врућем СнЦл₄. Е-унакрсна веза са Е-Ц -Ц унакрсним везама које су отпорне на хидролизу-. Пероксидно умрежавање може да створи Ц-О-Ц везе које хидролизују на 90 степени у киселини. За услугу СнЦл₄, наведите е-повезани ПФА (садржај гела 10-20%) са сертификацијом стабилног садржаја гела након потапања од 1000 сати (<10% decrease).
Избор основног материјала
Хлоростанична киселина је веома корозивна. Чак и са умреженим ПФА, неке киселине продиру. Титанијум степена 7 (са паладијумом) отпоран је на мешавине ХЦл/СнЦл₄ боље од степена 2. Тантал је инертан, али скуп. За умрежени ПФА (10% гел) са зидовима од 2,5 мм, титанијум степена 7 обезбеђује 5+ година радног века.
Смернице за спецификације за СнЦл₄ грејаче
За 50% клорид клорида на 90 степени (хидролизовано), наведите е- умрежени ПФА са садржајем гела 10-15% (Сокхлет екстракција, перфлуоровани растварач), дебљина зида 2,5 мм и језгро од титанијума 7 степена. Захтевати сертификацију добављача за садржај гела и испитивање пермеације на 90 степени. За континуирану употребу, наведите зидове од 3,0 мм са 15% садржаја гела за 4-годишњи век трајања. Када тражите понуде, наведите концентрацију СнЦл₄, температуру и трајање излагања. Премија за умрежени ПФА (25-40% у односу на стандард) је оправдана 3-4к дужим животним веком у топлом СнЦл₄ сервису где квар грејача изазива контаминацију серије. За пилот постројења или повремене услуге, може бити прихватљива неповезана ПФА са зидовима од 3,0 мм и годишњом заменом.
