Kaip biologiniai{0}}pagrindiniai tirpikliai veikia fluoropolimero mainų tarpiklių medžiagų pasirinkimą?

Šilumokaičiai, naudojantys ekologiškesnius,{0}}biologinius tirpiklius, turi keistis kartu su chemijos pramone. Nors sąveika su elastomerinėmis tarpinėmis, sandariančiomis fluoropolimero keitiklį, šiek tiek skiriasi, tolueno, tetrahidrofurano arba dichlormetano pakaitalas gali užtikrinti panašų proceso efektyvumą. Tarpiklių kietumą, išsipūtimą ir ilgalaikę sandarinimo jėgą-gali paveikti net nedideli tirpiklio giminingumo pokyčiai.

Patikrinti, ar tradiciškai patikimos sandarinimo medžiagos vis dar yra suderinamos su naujausios kartos atsinaujinančiais tirpikliais, yra naujas inžinerinis iššūkis, atsirandantis dėl perėjimo prie tvarios chemijos.

Didėjanti biologinių tirpiklių suderinamumo su fluoropolimeru šilumokaičio tarpiklių parinkimo svarba atspindi platesnę pramonės pastangą mažo -toksiškumo ir biologiškai -gaunamų proceso cheminių medžiagų link.

Kodėl biologiniai{0}}tirpikliai elgiasi kitaip
Daugelis šiuolaikinių tvarių tirpiklių yra gaminami taip, kad veiktų panašiai kaip tradiciniai naftos chemijos tirpikliai, tačiau jie nedaro neigiamo poveikio aplinkai arba yra nuodingi.

Pavyzdžius sudaro:

2-MeTHF arba metiltetrahidrofuranas

Ciklopentilo metilo eteris (CPME)

Etilo laktatas

Dimetilo karbonatas

Iš biomasės susidarę esteriai

Tirpikliai terpenų pagrindu

Nepaisant to, kad šias medžiagas galima tiesiogiai pakeisti dabartiniais procesais, jų molekulinės struktūros dažnai skiriasi nuo jų pakeičiamų tirpiklių.

Tarpiklių suderinamumą įtakoja keletas cheminių savybių:

Molekulių poliškumas

Funkcinių grupių chemija

Tirpiklių difuzija

Molekuliniai matmenys

Vandenilio jungčių elgsena

Šie skirtumai gali turėti įtakos tirpiklio įsiskverbimui arba sąveikai su elastomerinėmis sandarinimo medžiagomis.

Kadangi žalias tirpiklis yra cheminė medžiaga, šilumokaityje vis tiek turi būti nuolatos.

Priežastys, dėl kurių tarpikliai yra pavojingesni nei PTFE
Pagrindiniai sudrėkinti fluoropolimerinių šilumokaičių paviršiai dažnai yra pagaminti iš PTFE arba panašių fluoropolimerų. Apskritai PTFE yra atsparus beveik visiems organiniams tirpikliams ir stiprioms cheminėms medžiagoms.

Tačiau tarpiklių sistemos yra sudėtingesnės.

Daugelis šilumokaičio tarpiklių komplektų sujungia skirtingas medžiagas, pavyzdžiui:

Tarpinės PTFE vokams

Viton šerdys

Elastomerai pagaminti iš EPDM

Silikono pagrindai

PTFE užpildai, kurie yra išplėsti

Išorinis PTFE sluoksnis gali užtikrinti cheminį ekranavimą, tačiau vidinė elastomerinė šerdis vis tiek kontroliuoja suspaudžiamumą ir sandarinimo atsparumą.

Laikui bėgant po jo esantis elastomeras gali išsipūsti, suminkštėti, susitraukti arba sukietėti, jei tirpiklio molekulės prasiskverbia per mažus defektus, siūles ar atvirus paviršius.

Tirpiklio išsipūtimo įtaka tarpiklių veikimui
Kai tirpiklio molekulės prasiskverbia į elastomero struktūrą ir fiziškai plečia medžiagą, tarpinės išbrinksta.

Vidutinis patinimas iš pradžių gali pagerinti sandarinimo jėgą, tačiau per didelė absorbcija dažnai sukelia didelių ilgalaikių{0}} sunkumų.

Galimas poveikis:

Suspaudimo stiprumo praradimas

Tarpiklio šerdies minkštinimas

Deformacija, kuri yra nuolatinė

Slėgio{0}}sukeltas išspaudimas

sumažėjęs varžtų apkrovos išlaikymas

Sandariklis nesandarus terminio ciklo metu

Ir atvirkščiai, kai kurie tirpikliai iš elastomerų gali išgauti plastifikatorius arba priedus, todėl vietoj brinkimo gali susitraukti ir sutrūkinėti.

Bet kuri aplinkybė gali pažeisti sandarinimo vientisumą.

Viton ir EPDM sunkumai naudojant biologinius{0}}tirpiklius
Dėl didelio cheminio atsparumo angliavandeniliams ir chloruotiems tirpikliams fluoroelastomerai, tokie kaip Viton, dažnai buvo plačiai naudojami tradicinėse tirpiklių tarnybose.

Nepaisant to, kai kurie naujesni biologiniai{0}}tirpikliai turi esterių chemiją arba deguonies prisotintas funkcines grupes, kurios neįprastai sąveikauja su elastomerų tinklais.

Viton našumo kintamumas
Istoriškai PTFE apvalkalo tarpikliai su Viton šerdimis buvo gerai veikiantys įvairiose tirpiklių sistemose. Tačiau kai kurie biologiniai -pagrįsti tirpikliai gali suminkštinti Viton komponentą stipriau nei tikėtasi, ypač kai padidėja poliškumas ar esterių kiekis.

Toks elgesys gali sukelti:

Sumažėjęs kietumas

Suspaudimo rinkinys

Patinimas

Sandarinimo nestabilumas veikiant apkrovai

EPDM suderinamumo skirtumai
EPDM gali neigiamai reaguoti su kai kuriais organiniais tirpikliais, bet paprastai jis gerai veikia poliniuose skysčiuose ir vandens{0}}sistemose.

Kadangi tvari tirpiklių chemija plečiasi, suderinamumo prielaidos, pagrįstos įprastiniais naftos chemijos tirpikliais, tampa mažiau patikimos.

Suderinamumo su ASTM D471 bandymas
ASTM D471 yra standartinė laboratorinė procedūra, skirta įvertinti gumos ir elastomerų suderinamumą.

Šiuo bandymo metodu analizuojama, kaip medžiaga keičiasi po kontroliuojamo panardinimo į cheminį skystį.

Tipiški vertinimo kriterijai yra šie:

Apimtis išsipūsti

Kietumo pokytis

Tempimo stiprumo kitimas

Svorio pokytis

Išvaizdos pablogėjimas

Jei tarpiklio medžiaga išsipučia arba per daug suminkštėja naujoje tirpiklio aplinkoje, tai galima nedelsiant nustatyti naudojant paprastą panardinimo testą.

ASTM D471 bandymai vis dažniau atliekami medžiagoms, kurių eksploatavimo istorija buvo demonstruojama dešimtmečius naudojant senesnius tirpiklius, nes daugelis tvarių tirpiklių yra palyginti nauji pramoninio apdorojimo srityje.

PTFE prasiskverbimo svarstymai
Vis dėlto tam tikromis aplinkybėmis prasiskverbimas gali įvykti, nors manoma, kad PTFE yra chemiškai inertiškas praktiškai visiems organiniams tirpikliams.

Ypač esant aukštai temperatūrai arba ilgesniam ekspozicijos laikui, mažos tirpiklio molekulės gali lėtai difunduoti per fluoropolimero struktūras.

Pats PTFE ne visada kenkia prasiskverbimui, nors jis gali sudaryti sąlygas tirpikliui sąveikauti su:

Tarpiklių šerdys viduje

armatūros sluoksniai

Antrinės sandarinimo medžiagos

Todėl net tada, kai PTFE paviršiai atrodo chemiškai nelaidūs, visiškas tarpiklių surinkimo suderinamumas vis tiek yra labai svarbus.

Reikia keisti suderinamumo duomenų bazes
Dešimtmečių patirtis naudojant tradicinius naftos chemijos tirpiklius leido sukurti daugybę paskelbtų cheminio suderinamumo lentelių.

Tvari tirpiklių chemija dabar auga greičiau nei kai kurios dabartinės informacinės duomenų bazės.

Naujų tirpiklių šeimoms dažnai trūksta:

Duomenys apie ilgalaikį{0}}senėjimą

Prasiskverbimo tyrimai

Aukštos{0}}temperatūrų suderinamumo įrašai

Mišraus{0}}tirpiklio poveikio rezultatai

Šiluminio ciklo patvirtinimas

Tai reiškia, kad šilumokaičių gamintojai ir galutiniai vartotojai, užuot priklausę tik nuo ankstesnių prielaidų, dabar turi papildomą poreikį patvirtinti suderinamumą eksperimentuodami.

Proceso sertifikavimo ir įrangos specifikacijos metu sertifikuota suderinamumo dokumentacija tampa vis svarbesnė.

Fluoropolimero mainų medžiagų pasirinkimo tendencijos
Pramonės atsakas į tirpiklių chemijos kūrimą jau daro įtaką tarpiklių medžiagų planams.

Išryškėja kelios tendencijos:

Didesnis visiškai uždengtų tarpiklių naudojimas
Agresyvesnės tirpiklių sistemos skatina susidomėjimą visiškai įkapsuliuotomis PTFE tarpinėmis, kurios sumažina elastomero poveikį.

Padidintas patvirtinimas laboratorijoje
Vietoje to, kad cheminio suderinamumo bandymams būtų naudojami vieno{0}}komponentinio etaloniniai tirpikliai, vis dažniau naudojami tikri procesų mišiniai.

Pritaikomi elastomero mišiniai
Tarpiklių tiekėjai kuria modifikuotus fluoroelastomerus ir EPDM junginius, sukurtus atsparumui atsinaujinantiems tirpikliams.

Griežtesni tiekėjo kvalifikacijos reikalavimai
Galutiniai vartotojai vis dažniau prašo:

ASTM D471 duomenys

Ilgalaikės{0}}panardinimo studijos

Terminio senėjimo patvirtinimas

Pralaidumo tyrimo rezultatai

Dėmesys perkeliamas nuo bendrųjų suderinamumo prielaidų prie konkrečios programos{0}} patvirtinimo.

Platesnis poveikis proceso įrangos projektavimui
Diskusijos dėl fluoropolimero šilumokaičio tarpiklių parinkimo biologiniam -pagrindo suderinamumui su tirpikliais atspindi platesnius pokyčius, vykstančius chemijos perdirbimo pramonėje.

Įrangos medžiagos visada turi keistis, kai tvari chemija tobulėja:

Naujų tirpiklių poliškumo charakteristikos

Ištraukimo elgesio modifikavimas

Įvairios pralaidumo savybės

Nauji terminio stabilumo reikalavimai

Netgi nedideli proceso chemijos pakeitimai gali sukelti nenumatytą sąveiką su sandarikliais, dangomis, žarnomis ir šilumokaičio komponentais.

Fluoropolimeriniai šilumokaičiai nėra vienintelės sistemos, kurios susiduria su šiuo sunkumu, tačiau jie dažnai veikia atšiauriomis sąlygomis, kai net nedideli sandarinimo trūkumai gali būti mirtini.

Apibendrinant
Perėjimas prie biologinių{0}}tirpiklių žymi didelį tvaraus cheminio apdorojimo pasiekimą, tačiau taip pat atsiranda naujų medžiagų suderinamumo problemų fluoropolimero šilumokaičio tarpikliams. Nors pats PTFE yra iš esmės atsparus daugumai organinių tirpiklių, elastomerinių tarpiklių šerdys, tokios kaip Viton ir EPDM, gali skirtingai reaguoti į atsinaujinančius tirpiklius, kurių poliškumas ir molekulinė struktūra keičiasi.

ASTM D471 panardinimo bandymai tampa vis svarbesni siekiant patvirtinti tarpiklių veikimą naudojant dabartinius tvarius tirpiklius, ypač dėl to, kad suderinamumo duomenų bazės ir toliau vejasi besiplečiantį žaliosios chemijos alternatyvų spektrą.

Patikimas sandarinimo efektyvumas dabar priklauso nuo didesnio dėmesio medžiagos patvirtinimui, prasiskverbimo elgsenai ir ilgalaikei -tirpiklio sąveikai.

Kiekvienas cheminio apdorojimo proceso chemijos pokytis ilgainiui reikalauja kruopštaus pakartotinio tikrinimo elementų, kuriuose jis turėtų būti.