Як вміст наповнювача (15% скловолокна порівняно з ненаповненим) у нагрівальній трубці PFA (перфторалкокси) змінює опір повзучості при 200 градусах за кільцевої напруги 3 МПа?

Повзучість є обмежуючою проблемою для нагрівальних труб PFA при 200 градусах і кільцевій напрузі 3 МПа. PFA незаповнений має швидкість повзучості 1-2% за 1000 годин при 200 градусах. ПФА з 15% наповнювачем скловолокна має швидкість повзучості 0,2-0,5%/1000 год, покращення в 4-5 разів. Скловолокна є арматурою і сприймають навантаження, запобігаючи ковзанню полімерних ланцюгів. Однак скловолокно створює місця концентрації напруги і може послабити хімічну стійкість.

Як армування скловолокном мінімізує повзучість

У порожньому PFA повзучість відбувається через розмотування та прослизання ланцюга під навантаженням. Скловолокна (15 мас. %, діаметр 10-20 мкм, довжина 200-400 мкм) перешкоджають рухливості полімерних ланцюгів. Швидкість повзучості визначається як: ε̇=ε̇_0 × (1 - V_f)^n, де V_f — об’ємний відсоток волокна, а n ≈ 2. Крім того, скляні волокна підвищують модуль пружності до 1200-1500 МПа (15% скла) з 600 МПа (без наповнення).

Кількісна швидкість повзучості проти вмісту скловолокна

Для PFA випробування на контрольовану повзучість при 200 градусах і кільцевій напрузі 3 МПа показали наступне. Скловолокно (без наповнювача) Швидкість повзучості 0% 1,0-2,0% за 1000 годин Час до 5% деформації 2500-5000 годин Модуль пружності 500-700 МПа Для 5% скловолокна швидкість повзучості становить 0,6-1,2%/1000 годин, час до 5% деформації становить 4000-8000 годин, а модуль 700-900 МПа. Для 10% скловолокна швидкість повзучості 0,3-0,8%/1000 год, час до 5% деформації 6000-15000 год, модуль 900-1200 МПа. Для 15% скловолокна швидкість повзучості становить 0,2-0,5% за 1000 годин, час до 5% деформації становить 10 000-25 000 годин, а модуль становить 1200-1500 МПа. Для 20% скловолокна швидкість повзучості становить 0,1-0,3% за 1000 годин, час до 5% деформації становить 15000-40000 годин, а модуль становить 1500-1800 МПа.

Стійкість до повзучості Керівництво з вибору вмісту скловолокна

Вміст скловолокна (%) Швидкість повзучості при 200 градусах (%/1000 год) Час до 5% деформації (год) Модуль пружності (МПа) Рекомендовано для роботи при 200 градусах 0 1.0-2.0 2,500-5,000 500-700 Ні
5 0.6-1.2 4,000-8,000 700-900 Обмежено 10 0.3-0.8 6,000-15,000 900-1,200 Так (переривчасто) 15 0.2-0.5 10,000-25,000 1,200-1500 Так (безперервно) 20 0.1-0.3 15,000-40,000 1,500-1800 Так (висока продуктивність)
Скло-наповнений PFA - Технічні міркування

PFA зі скло-наповненням має знижену хімічну стійкість у деяких середовищах (HF, сильні луги при високій температурі). Скляні волокна створюють шорстку поверхню та можуть сприяти утворенню забруднень. КТР зменшується разом із вмістом скла, зменшуючи невідповідність теплового розширення. Теплопровідність трохи збільшується 15% PFA із скло-наповнювачем рекомендується для роботи при температурі 200 градусів при кільцевій напрузі 3 МПа.

Специфікація повідомлена

Для трубки нагрівача PFA при 200 градусах і кільцевій напрузі 3 МПа вкажіть 15% PFA, наповненого скловолокном, щоб зменшити швидкість повзучості до 0,2-0,5%/1000 годин. Інженер додає армування скловолокном, щоб покращити опір повзучості.