Чи можуть PTFE нагрівальні пластини зазнати хімічної атаки. Розуміння меж хімічної стійкості?

Нагрівальна плита з PTFE, яка використовується в спеціальному хімічному реакторі, мала працювати роками без проблем. Лише через 14 місяців перевірка поверхні показала, що поверхня рівномірно біла, має дрібні тріщини та стає крихкішою. Технологічна рідина-концентрована азотна кислота при 180 градусах -була перевірена за звичайними таблицями сумісності, і не було жодного механічного пошкодження чи сухого-випалу. Оператори не могли в це повірити: всі вважають PTFE хімічно інертним. Але те, як матеріал розпався, чітко показало, що на нього повільно впливають хімікати. У лабораторіях і на заводах це трапляється знову і знову, оскільки PTFE настільки інертний, що люди думають, що він може впоратися з будь-якою ситуацією. Щоб уникнути дорогих помилок, інженери-технологи та специфікатори матеріалів повинні точно знати, що цей дивовижний фторполімер може, а що ні.

ПТФЕ дуже стійкий до хімічних речовин, оскільки він має дуже стабільну вуглецеву-фторову основу та не-полярну структуру, з якою більшість речей не може змочити чи з’єднатися. PTFE може працювати майже з будь-яким промисловим розчинником, кислотою, основою або газом без будь-якої спостережуваної взаємодії при помірних температурах, які зазвичай нижче 150 градусів. Таким чином, таблиці сумісності показують тисячі речовин як «відмінно» або «без атаки». Завдяки цій продуктивності він широко використовується в нагрівальних пластинах для корозійних або високо-чистот.

З підвищенням температури картина сильно змінюється. При температурі вище 200 градусів вища молекулярна рухливість дозволяє деяким агресивним речовинам проникнути крізь поверхню й почати її руйнувати. Є три основні типи небезпек, які виділяються в повідомленнях про збої.

Окислювальні кислоти, які є дуже концентрованими та близькі до найвищої межі безперервного-використання PTFE (260 градусів), викликають повільне, але кумулятивне окислення поверхні. Димляча азотна кислота, нагріта хлорна кислота або суміші з вільними галогенами забирають атоми фтору, що створює карбонільні та карбоксильні дефекти, які роблять матрицю крихкою. Швидкість зростає досить швидко, коли температура наближається до 250 градусів. Розбавлені кислоти не є небезпечними протягом тривалого періоду часу, але коли їх змішують у високих концентраціях, високих температурах і протягом тривалого часу, вони стають нестабільними.

Фторуючі речовини, такі як елементарний газоподібний фтор, трифторид хлору або дифторид ксенону, бурхливо реагують, навіть коли температура не дуже висока. Ці хімічні речовини додають або видаляють фтор, який швидко розриває ланцюги та зношує поверхні. При температурі 150 градусів вміст фтору в азоті приблизно 5–10% може спричинити очевидну шкоду за кілька годин.

Коли натрій і калій розплавляються та нагріваються вище 300 градусів, вони швидко дефторують PTFE, утворюючи фториди металів і залишаючи насичене вуглецем-вугілля. У рідкісних, але відомих ситуаціях деякі галогеніди металів або розплавлена ​​сірка при дуже високих температурах демонструють подібну агресивну поведінку.

Хімічний вплив залишає зовсім інші сліди, ніж механічні або термічні пошкодження. Відбілювання поверхні показує, що утворюються мікро-порожнини, а світло розсіюється, оскільки кристали змінюються. Після розриву ланцюга пластина стає крихкою та жорсткою, що підвищує ймовірність її розбивання під час нормального розширення. Втрата ваги або потоншення стінки, які можна виміряти, показують, що матеріал було видалено. У екстремальних обставинах відбувається мікроскопічне ямкове або міжзернове поділ без обвуглювання або плавлення, характерних для перегріву.

Ці винятки дуже відрізняються від більшості промислових сполук. Сірчана кислота до 98% при 200 градусах, соляна кислота, розчини гідроксиду натрію та більшість органічних розчинників не руйнуються з часом. Температурна-концентраційна оболонка є основною відмінністю. Діапазон продуктивності PTFE дуже великий, але не нескінченний.

Щоб перевірити сумісність, вам потрібні не лише загальні діаграми. Більшість опублікованих досліджень показують короткочасне-занурення при температурі навколишнього середовища або в одній високій точці. Інженери повинні переконатися, що концентрація, температура, час впливу та будь-які сліди забруднюючих речовин відповідають реальним умовам. «Стійкий» і «сумісний» не означають те саме. Матеріал, який пройшов семи-денний тест на стійкість, може з часом зруйнуватися, коли він досягне температурних обмежень. У промислових умовах найпоширенішим джерелом справжньої хімічної атаки на нагрівальні плити PTFE є використання їх при надто високих температурах із застосуванням потужних окислювачів.

Випробування методом занурення в імітованих умовах процесу все ще є найнадійнішим способом підтвердження граничних застосувань, які працюють у межах 20–30 градусів від зазначеного максимуму або використовують потужні окислювачі. Покажіть зразки PTFE протягом 30, 90 і 180 днів, потім виконайте гравіметричний аналіз, випробування на розтяг і мікроскопію. Позитивні результати-незначна зміна ваги, збережена гнучкість і відсутність пошкодження поверхні-підтримують продовження використання. Якщо деградація спостерігається, потрібні інші матеріали або зміни процесу.

ПТФЕ досить стійкий, але жодна речовина не є повсюдно поширеною. Хімічний вплив, руйнування PTFE, окислювачі, температурні обмеження та перевірки сумісності – це все, що може призвести до надто швидкого збою обслуговування. Знання цих меж запобігає неправильному використанню та зберігає капітальне обладнання в безпеці. Для процесів, які близькі до опублікованих обмежень або перевищують їх, перегляд детальних даних про сумісність або проведення цілеспрямованих випробувань зануренням може підтвердити, що PTFE підходить і що його чудова хімічна стійкість призведе до тривалої, передбачуваної продуктивності, на яку очікують інженери-технологи та специфікатори матеріалів.