Struktura materijala i hemijska otpornost
Hemijska otpornost fluoropolimernih materijala razlikuje se na osnovu njihove molekularne strukture. PTFE, primarni materijal za grijaće ploče, ima potpuno fluoriranu strukturu koja pruža odličnu otpornost na kemijske napade. PVDF, dok je fluoropolimer, ima djelomično fluoriranu strukturu s prisutnim atomima vodonika. Potpuno fluorirana struktura PTFE-a pruža vrhunsku otpornost na agresivne hemijske napade.
Postrojenje za PCB sa miješanim-rješenjima za jetkanje kiselinama dokumentovalo je ispitivanje stabilnosti materijala. PTFE uzorci nisu pokazali mjerljiv gubitak težine ili degradaciju površine nakon 12 mjeseci izlaganja. PVDF uzorci su pokazali gubitak težine od 1,5 do 2,5 posto i degradaciju površine, uključujući promjenu boje i mikro{6}}pukotine. Stabilnost PTFE materijala bila je značajno bolja u mješovitoj-kiselinskoj sredini.
| Parametar ekspozicije | PTFE (grijaća ploča) | PVDF | Razlika |
|---|---|---|---|
| Gubitak težine nakon 12 mjeseci | <0.1% | 1.5-2.5% | PTFE superioran |
| Degradacija površine | Nema | Promjena boje, mikro-pukotine | PTFE superioran |
| Zadržavanje vlačne čvrstoće | 98-100% | 85-90% | PTFE superioran |
| Zadržavanje izduženja | 95-100% | 80-85% | PTFE superioran |
| Termička svojstva | Unchanged | Lagana degradacija | PTFE superioran |
Mehanizmi hemijskog napada u miješanim kiselinama
Mješovita-rješenja za jetkanje kiselinama sadrže kombinacije mineralnih kiselina koje stvaraju sinergističke mehanizme napada. Kiseline mogu uključivati sumpornu, azotnu, hlorovodoničnu i fluorovodoničnu kiselinu u različitim kombinacijama. Oksidirajuća priroda nekih komponenti, posebno dušične kiseline, ubrzava razgradnju djelomično fluoriranih materijala kao što je PVDF.
Poluvodičko postrojenje s miješanim-kupkama za jetkanje kiselinama analiziralo je mehanizme degradacije za oba materijala. PVDF materijal pokazao je rascjep lanca na ugljičnim-vodoničkim vezama, što je dovelo do smanjenja molekularne težine i degradacije površine. PTFE materijal nije pokazao takvu degradaciju zbog svoje potpuno fluorirane strukture. Mehanizam hemijskog napada bio je specifičan za PVDF materijal.
Utjecaj temperature na stabilnost materijala
Povišena radna temperatura od 75 stepeni ubrzava hemijski napad na oba materijala, ali na njih utiče različito. Brzina degradacije PVDF-a značajno raste sa temperaturom, pri čemu se stopa degradacije približno udvostručuje za svakih 10 stepeni povećanja iznad 50 stepeni. Brzina razgradnje PTFE je mnogo niža i samo skromno raste s temperaturom.
Postrojenje od tvrdog hroma sa miješanim-kiselinskim nagrizanjem dokumentiralo je temperaturne efekte na stabilnost materijala. Vlačna čvrstoća PVDF-a je smanjena za 25 procenata nakon 6 meseci na 75 stepeni, u poređenju sa smanjenjem od 10 procenata na 60 stepeni. PTFE nije pokazao smanjenje zatezne čvrstoće ni na jednoj temperaturi. Stabilnost PTFE materijala na povišenoj temperaturi bila je superiorna.
PVDF bubrenje i promjene dimenzija
PVDF apsorbira agresivne hemikalije, uzrokujući promjene dimenzija koje utiču na performanse opreme. Bubrenje može uzrokovati širenje materijala, stvarajući stres na grijaćem elementu. Oticanje je značajnije na višim temperaturama i kod agresivnijih hemikalija. PTFE pokazuje minimalnu apsorpciju i promjene dimenzija u mješovitim-kiselim okruženjima.
Postrojenje za PCB sa miješanim-etkanjem kiselinama dokumentiralo je karakteristike bubrenja PVDF-a. PVDF uzorci su pokazali promjene dimenzija od 2 do 4 procenta nakon izlaganja mješovitoj{4}}otopini kiseline na 75 stepeni. Otok je bio najznačajniji u prvih 100 sati izlaganja, a zatim se stabilizovao. PTFE uzorci su pokazali promjene dimenzija manje od 0,5 posto. Stabilnost dimenzija PTFE je bila superiorna.
| Materijal | Otok na 75 stepeni | Dimenzionalna promjena | Utjecaj na performanse |
|---|---|---|---|
| PTFE (grijaća ploča) | <0.5% | Beznačajno | Nema efekta |
| PVDF (standardno) | 2-4% | Značajno | Može uticati na prianjanje i brtvljenje |
| PVDF (visoki{0}}razred) | 1-3% | Umjereno | Može uticati na performanse |
| PVDF (modificiran) | 1-2% | Umjereno | Smanjeni efekat |
Hemijska penetracija i permeacija
Hemijsko prodiranje kroz materijal može utjecati na zaštitu grijaćih elemenata. PVDF ima veću propusnost za neke hemikalije od PTFE, omogućavajući agresivnim komponentama da dođu do grejnog elementa. Propuštanje može uzrokovati koroziju grijaćeg elementa i eventualni kvar. PTFE pruža vrhunsku zaštitu barijere od hemijskog prodiranja.
Poluvodičko postrojenje sa mješovitim-etkanjem kiselinama mjerilo je hemijsku permeaciju kroz oba materijala. PVDF je pokazao prodiranje dušične kiseline pri brzinama 3 do 5 puta većim od PTFE. Permeacija se povećavala s temperaturom i vremenom izlaganja. PTFE nije pokazao vidljivu permeaciju bilo koje kiselinske komponente kroz 12 mjeseci izlaganja.
Morfologija površine i adhezija naslaga
Morfologija površine ova dva materijala utiče na adheziju naslaga zarastanja. PTFE površine su hidrofobne i obezbeđuju minimalna mesta pričvršćivanja za naslage. PVDF površine su hidrofilnije i mogu pružiti više mjesta za pričvršćivanje. Adhezija naslaga utiče na zahteve za čišćenje i performanse prenosa toplote.
Postrojenje od tvrdog hroma sa miješanim-kiselinskim nagrizanjem dokumentira adheziju depozita na oba materijala. Naslage na PTFE-u se lako uklanjaju standardnim postupcima čišćenja. Naslage na PVDF-u zahtijevale su agresivnije čišćenje i pokazale su veću adheziju. PTFE površina pruža bolju otpornost na adheziju naslaga.
