Могат ли PTFE нагревателните плочи да претърпят химическа атака. Разбиране на границите на химическата устойчивост?

PTFE нагревателна плоча, използвана в специален химически реактор, трябваше да издържи години без никакви проблеми. Само след 14 месеца проверката на повърхността показа, че повърхността е равномерно бяла, има фини пукнатини и става все по-чуплива. Процесният флуид-концентрирана азотна киселина при 180 градуса -е проверена спрямо конвенционалните таблици за съвместимост и няма механични повреди или сухо-изпичане. Операторите не можеха да повярват: всички смятат, че PTFE е химически инертен. Но начинът, по който материалът се разпада, ясно показва, че е бил атакуван бавно от химикали. В лаборатории и фабрики това се случва отново и отново, защото PTFE е толкова инертен, че хората смятат, че може да се справи с всяка ситуация. За да се избегнат скъпи грешки, инженерите по процесите и спецификаторите на материалите трябва да знаят точно какво може и какво не може да направи този удивителен флуорополимер.

PTFE е много устойчив на химикали, защото има много стабилна въглерод-флуорна основа и не-полярна структура, която повечето неща не могат да намокрят или да се свържат с нея. PTFE може да се справи с почти всеки индустриален разтворител, киселина, основа или газ без никакво видимо взаимодействие при умерени температури, които обикновено са под 150 градуса. И така, таблиците за съвместимост показват хиляди вещества като „отлични“ или „без атака“. Тази производителност го прави широко използван в нагревателни плочи за корозивни или високо-чистоти.

Когато температурата се повиши, картината се променя много. Над 200 градуса по-високата молекулярна мобилност позволява на някои агресивни видове да преминат през повърхността и да започнат да я разграждат. Има три основни типа опасности, които се открояват в докладваните повреди.

Окислителните киселини, които са много концентрирани и близки до най-високата граница за непрекъсната{0}}употреба на PTFE (260 градуса), причиняват бавно, но кумулативно окисляване на повърхността. Димяща азотна киселина, нагрята перхлорна киселина или смеси със свободни халогени отнемат флуорни атоми, което прави карбонилни и карбоксилни дефекти, които правят матрицата крехка. Скоростта се повишава доста бързо, когато температурата се доближи до 250 градуса. Разредените киселини не са опасни за продължителни периоди от време, но когато се смесят с високи концентрации, високи температури и дълги периоди от време, те стават нестабилни.

Флуориращи вещества като елементарен флуорен газ, хлорен трифлуорид или ксенонов дифлуорид реагират бурно дори когато не е много горещо. Тези химикали добавят или премахват флуор, който бързо разрушава веригите и износва повърхностите. При 150 градуса, наличието на около 5–10% флуор в азот може да причини очевидни щети след няколко часа.

Когато натрият и калият се разтопят и нагреят над 300 градуса, те бързо дефлуорират PTFE, създавайки метални флуориди и оставяйки богат на въглерод -овъглен. В редки, но известни ситуации, някои метални халиди или разтопена сяра при много високи температури показват сравнимо агресивно поведение.

Химическата атака оставя съвсем различни следи от механичните или термичните щети. Избелването на повърхността показва, че се образуват микро-кухини и светлината се разсейва, защото кристалите се променят. След скъсване на веригата плочата става крехка и твърда, което я прави по-вероятно да се счупи, когато се разширява нормално. Загубата на тегло или изтъняването на стените, което може да се измери, показва, че материалът е бил отстранен. При екстремни обстоятелства възникват микроскопични вдлъбнатини или междузърнесто разделяне без овъгляване или топене, характерни за прегряване.

Тези изключения са много различни от повечето индустриални съединения. Сярна киселина до 98% при 200 градуса, солна киселина, разтвори на натриев хидроксид и повечето органични разтворители не се разграждат с времето. Температурната-концентрационна обвивка е основната разлика. Диапазонът на производителност на PTFE е много голям, но не безкраен.

За да проверите съвместимостта, имате нужда от нещо повече от общи диаграми. Повечето публикувани проучвания показват краткотрайно-потапяне при околна температура или при една висока точка. Инженерите трябва да се уверят, че концентрацията, температурата, времето на излагане и всички следи от замърсители са същите като реалните условия. „Устойчив“ и „съвместим“ не означават едно и също нещо. Материал, който преминава седем-дневен тест за устойчивост, може да се разпадне с течение на времето, когато е близо до температурните ограничения. В промишлени условия най-разпространеният източник на реални химически атаки върху PTFE нагревателни плочи е използването им при температури, които са твърде високи с мощни окисляващи химикали.

Тестването с потапяне при симулирани условия на процес все още е най-надеждният начин за потвърждаване на гранични приложения, които са тези, които работят в рамките на 20-30 градуса от отчетения максимум или използват мощни окислители. Покажете PTFE проби за 30, 90 и 180 дни, след това направете гравиметричен анализ, тест за опън и микроскопия. Положителни резултати-малка промяна в теглото, запазена гъвкавост и липса на повърхностна атака-подпомагат продължителна употреба. Ако се наблюдава разграждане, са необходими различни материали или промени в процеса.

PTFE е доста устойчив, но нито едно вещество не е напълно повсеместно. Химическа атака, разрушаване на PTFE, окислители, температурни ограничения и проверки за съвместимост са всичко, което може да доведе до отказ на услугата твърде скоро. Познаването на тези граници спира злоупотребата и поддържа основното оборудване безопасно. За процеси, които са близки до или над публикуваните граници, разглеждането на подробни данни за съвместимост или извършването на целенасочени тестове с потапяне може да потвърди, че PTFE е подходящ и че неговата отлична химическа устойчивост ще доведе до дълга, предсказуема производителност, която инженерите на процеси и спецификаторите на материали очакват.