Как проводимите PTFE композити позволяват анти{0}}обвивки на нагревател?

Чистият PTFE е един от най-добрите електрически изолатори, използвани в промишленото оборудване и това качество като цяло го прави изключително ценен при приложения за нагряване чрез потапяне. Но вътре в резервоари, съдържащи силно съпротивителни, летливи органични разтворители, същото изолиращо свойство може да представлява скрита опасност. Докато течността се движи по гладката повърхност на PTFE, може да се натрупа статично електричество, подобно на начина, по който генератор на Van de Graaff се зарежда чрез триене и движение. Електростатичният разряд може да причини запалване на парите на разтворителя при неподходящи условия. Нов клас проводими PTFE композити дава отговор. Те въвеждат внимателно контролирано количество електрическа проводимост към обвивката на нагревателя. Това позволява на статичните заряди да се разсеят безопасно, преди да станат вредни.

Малко въглерод придава на PTFE спокойна, разсейваща-статично електричество индивидуалност, превръщайки електрически изолирана повърхност в такава, която може бавно да отдели събрания заряд.

При нагряване на системи с разтворители статичното електричество може да бъде опасно
Много индустриални разтворители имат много ниска електропроводимост.

Примери за това са:

хексан

Толуен

Пирони, ацетон

Изопропилов алкохол

Етилов алкохол

Смеси на базата на кетони

Тъй като тези течности текат с високи скорости през стандартен PTFE нагревател, триенето между течността и силно изолиращото покритие може да причини електростатично разделяне на заряда.

Натрупването на заряд може да се увеличи при няколко работни условия:

Висока скорост на течността

Помпена циркулация

Възбуда или пръскане

Покриване със сух газ

Ниска относителна влажност

Непроводими материали на резервоара

Ако зарядът не може да се разреди правилно, потенциалът на напрежението може накрая да надхвърли диелектричната якост на пробив на околната атмосфера.

Последствието може да бъде електростатична искра, която може да запали запалими пари.

Идеята за проводими PTFE композити
Нововъзникващото решение е да се смени самата PTFE смола.

Вместо чист PTFE, производителите разпръскват малко количество проводящ пълнителен материал в цялата флуорополимерна матрица.

Типичните проводящи добавки са:

Въглеродни сажди

Въглеродни нанотръби

Графитни частици

Проводими въглеродни влакна

Все още достатъчно ниска концентрация, така че материалът все още е много подобен на PTFE по отношение на устойчивост на корозия и съвместимост с процеса.

Но електрическите свойства варират драстично.

Това изследване е в основата на концепцията за проводима PTFE композитна антистатична нагревателна обвивка, на която в момента се обръща внимание в секторите на химическата обработка.

Как проводимите пълнители променят електрическите свойства
Чистият PTFE обикновено има изключително високо обемно съпротивление от около:

10^18 ома-см.

Ето защо е много добър изолатор.

Когато проводимите частици на пълнителя се диспергират в смолата, между съседните частици се образуват малки проводими пътища.

Това може да намали съпротивлението на композитния материал до порядъка на:

10^3 до 10^6 ома cm

Тази проводимост не е висока в сравнение с металите, но е достатъчно висока, за да позволи бавно разсейване на натрупания-статичен заряд.

Важно е, че материалът не се превръща в електропроводим материал, така че да действа като късо съединение при нормални напрежения на работното напрежение на нагревателя.

Вместо това композитът е в междинно електрическо състояние, обикновено наричано анти-статично или статично разсейващо.

Как работи анти{0}}статичният материал
Анти{0}}статичните материали често се характеризират с повърхностно съпротивление между:

10^5 и 10^12 ома/квадрат

Натрупването на заряд в този диапазон се регулира с електрическа безопасност и изолационни характеристики.

Тази регулирана проводимост позволява на обвивката на нагревателя да:

Предотвратете натрупването-на местни такси

Минимизирайте риска от електростатичен разряд

Постепенно разсейване на повърхностните заряди

Подобрете безопасността в зони,-пълни с разтворител

Не е предназначен за захранване, а за предотвратяване на-натрупването на вреден електростатичен потенциал.

Значение на равномерното разпределение на пълнителя
Един от основните проблеми в инженерството на материалите е равномерното разпръскване на проводимия пълнител в цялата PTFE матрица.

Лошата дисперсия води до:

Локализирани изолационни региони

Анти{0}}статична разлика

Слаби електрически пътища за разсейване

Механични повреди

Повърхностни несъвършенства

Необходимо е пълнителят да се разпредели равномерно, така че цялата нагревателна обвивка да работи равномерно по цялата повърхност.

По този начин, по време на производството, усъвършенстваните процедури за смесване и екструдиране са задължителни.

Индустриални-приложения на базата на разтворители
Концепцията за проводима PTFE композитна антистатична нагревателна обвивка е особено полезна в предприятия, обработващи летливи органични разтворители при контролирани условия на нагряване.

Типичните приложения са:

Производство на фармацевтични продукти

производство на фини химикали

Производство на полупроводници

Системи за възстановяване на разтворители

Операции по нанасяне на покрития

Специални процеси на екстракция

Опасността от електростатично запалване се счита за сериозен проблем за безопасността на процеса в такива ситуации.

Анти{0}}обвивката на нагревателя е един компонент от цялостна стратегия за предотвратяване на експлозия, която може да включва:

Покриване в азот

Системи за заземяване и свързване

Инструменти Вътрешна безопасност

Електрически апарати, взрив{0}}защитени

Баланс между проводимост и диелектрична якост
Въвеждането на проводимост към PTFE винаги води до модификация на част от първоначалните му електрически свойства.

Намаляване на диелектричната якост
Диелектричната якост на чистия PTFE е изключително висока.

Добавянето на проводим пълнител може да намали:

Възможност за прекъсване на напрежението

Марж на изолация, електрически

Съпротивление на повърхностната изолация (

Следователно експлоатационните характеристики на изолацията трябва да се поддържат сигурни чрез внимателна формулировка.

Ефекти върху потенциала за химическа устойчивост
Проводимите добавки също могат да имат някои незначителни ефекти върху:

Устойчивост на химическа пропускливост

Дълго{0}}устойчивост на корозия

Механична гъвкавост

По-гладка горна част

Ефектите обикновено са малки, но те са решаващи съображения при проектирането на сурови химически среди.

Термични и механични аспекти
Проводимите пълнители могат да повлияят на термичните и механичните свойства на материала на обвивката.

Възможните промени включват:

Променени характеристики на термично разширение

Повече твърдост.

Износоустойчивостта е променена

Промяна в топлопроводимостта

Особен интерес се проявява към системи, базирани на въглеродни нанотръби, тъй като те имат потенциала да осигурят анти{0}}статично поведение при по-ниски натоварвания на пълнителя в сравнение с типичните състави на сажди.

По-ниските нива на натоварване помагат да се запазят повече от оригиналните физически качества на PTFE.

Тенденции в развитието на материалите в бъдеще
Изследванията на проводими флуорополимерни системи се увеличават значително.

Областите на развитие са:

Нано-проектирани проводими мрежи

Хибридни (проводими пломби)

Анти{0}}статични повърхности със самовъзстановяване

По-добра дисперсионна химия

Подобрена химическа устойчивост Retain

Бъдещите материали могат да представят по-добри смеси от:

Статично разреждане

Механична устойчивост

Устойчивост на корозия

Електроизолационни свойства (

Целта е да се проектират нагревателни обвивки, които са специално проектирани за ситуации с експлозивни разтворители, като същевременно се запазят присъщите предимства на флуорополимерите.

Изводи
Проводимите PTFE композити са отличителен, все по-важен, пробив в дисциплината на индустриалната технология за нагряване с потапяне. Чрез включването на прецизно контролирани количества проводящ въглерод в PTFE матрицата, тези материали придобиват капацитет за безопасно разреждане на статичното електричество и все още поддържат повечето от изключителната химическа устойчивост и съвместимост на процеса на PTFE.

Технологията на проводящата PTFE композитна антистатична нагревателна обвивка е нововъзникваща област, където основната цел не е електрическата проводимост в традиционния смисъл, а контролираното управление на електростатичния заряд. Това може да бъде особено полезно в сектори, които използват обработка с разтворители, където единичен статичен разряд може да причини сериозни експлозивни заплахи.

Вмъкването на проводими пълнители може да причини известно влошаване на диелектричното съвършенство, но ползата от повишената електростатична безопасност често се счита за разумен компромис-. В опасни производствени среди най-безопасните материали не са само тези, които отказват да реагират химически. Те също са тези, които отказват да таят електрическа злоба.