Mae PEEK (polyetheretherketone) yn cynnig cryfder tymheredd uchel rhagorol ond ymwrthedd gwael i asidau cryf. Mae PFA yn darparu ymwrthedd cemegol gwell i asidau a basau ond yn colli cryfder mecanyddol uwchlaw 180 gradd. Mae haen fewnol PEEK ar gyfer cryfder a haen allanol PFA ar gyfer ymwrthedd cemegol-coextruded -yn anelu at gyfuno manteision. Fodd bynnag, ar 200 gradd mewn datrysiadau alcalïaidd (ee, 10-30% NaOH, KOH), mae'r rhyngwyneb PFA / PEEK yn delamineiddio o fewn 100-500 awr oherwydd ehangiad thermol gwahaniaethol ac ymosodiad alcalïaidd ar yr haen clymu. Mae'r diffyg cyfatebiaeth CTE yn ddifrifol: mae PEEK yn ehangu ar 47 ppm / gradd , PFA ar 110-120 ppm / gradd . Ar 200 gradd, mae'r straen cneifio ar y rhyngwyneb yn fwy na 5-10 MPa, gan ragori ar adlyniad haen clymu nodweddiadol (3-5 MPa). Heb haen clymu effeithiol, mae delamination yn digwydd yn gyflym. Gyda -haen tei tymheredd uchel (ee, polyetherimide neu polybenzimidazole), mae bywyd yn ymestyn i 1,000-2,000 o oriau ond yn dal i fethu llai na 5,000 o oriau. Ar gyfer gwasanaeth alcalïaidd 200 gradd parhaus, mae gwresogydd PEEK monolithig gyda gorchudd PFA tenau (dip-wedi'i orchuddio, heb ei gyd-allwthio) yn fwy dibynadwy, neu defnyddiwch wresogydd metel (titaniwm neu aloi nicel).
Heriau Rhyngwyneb ar 200 gradd
Mae cyd-allwthio PFA a PEEK yn anodd oherwydd bod eu tymereddau prosesu yn wahanol (PFA 350-400 gradd , PEEK 380-420 gradd ) ac maen nhw'n bolymerau anghydnaws. Mae angen haen glymu. Mae haenau clymu cyffredin yn cynnwys polyetherimide wedi'i addasu (PEI) neu polybenzimidazole (PBI). Ar 200 gradd, mae'r haen clymu yn meddalu (PEI Tg ≈ 217 gradd, ger y terfyn). Mewn hydoddiannau alcalïaidd, mae'r haen clymu yn hydrolysio. Hyd yn oed heb ymosodiad cemegol, mae diffyg cyfatebiaeth CTE yn creu straen cneifio cylchol yn ystod beicio thermol (tymheredd ystafell i 200 gradd). Mae PFA yn crebachu 6 × yn fwy na PEEK wrth oeri, gan dynnu i ffwrdd o'r rhyngwyneb. Ar ôl 100-500 o gylchoedd, mae dadlaminiad yn dechrau.
Amser Delamination vs . Amgylchedd ( 200 gradd )
| Adeiladu | Haen Tei | Amgylchedd | Amser i Ddiffinio (oriau) | Modd Methiant | Yn addas ar gyfer alcalin 200 gradd? |
|---|---|---|---|---|---|
| PFA/PEEK wedi'i gyd-allwthio | Dim (cyswllt uniongyrchol) | 20% NaOH | 20–50 | Gwahaniad rhyngwynebol | Nac ydw |
| PFA/PEEK wedi'i gyd-allwthio | PEI wedi'i addasu (50 µm) | 20% NaOH | 100–300 | Hydrolysis haen clymu | Nac ydw |
| PFA/PEEK wedi'i gyd-allwthio | PBI (25 µm) | 20% NaOH | 300–600 | Diraddio PBI | Ymylol |
| PFA/PEEK wedi'i gyd-allwthio | PBI | 10% KOH | 500–1,000 | delamination araf | Derbyniol am ysbeidiol |
| PEEK gyda gorchudd dip PFA (0.2 mm) | Dim (mecanyddol) | 20% NaOH | 1,000–2,000 | Gwisgo cotio | Derbyniol |
| PEEK monolithig (dim PFA) | N/A | 20% NaOH | >10,000 (ymosodiad cemegol) | Mae PEEK yn diraddio | Na (gwrthiant alcalïaidd gwael) |
| Gwresogydd titaniwm | N/A | 20% NaOH | >20,000 | Dim | Ydw (gorau) |
Ymwrthedd Cemegol o PEEK mewn Atebion Alcalin
Dim ond gwrthwynebiad teg i alcalïau cryf ar 200 gradd sydd gan PEEK ei hun. Mewn 10-30% NaOH ar 200 gradd, mae PEEK yn colli 20-30% o'i gryfder tynnol ar ôl 2,000 o oriau ac yn datblygu craciau arwyneb. Felly hyd yn oed os nad yw dadlaminiad yn digwydd, mae haen fewnol PEEK yn diraddio. Nid yw'r haen ddeuol yn datrys y bregusrwydd PEEK. Yr unig fantais yw bod haen allanol PFA yn amddiffyn y PEEK rhag cyswllt uniongyrchol - ond mae'r PEEK yn dal i weld alcalïaidd os yw'r PFA yn cracio neu'n treiddio. Ar 200 gradd, mae NaOH yn treiddio trwy 1 mm PFA ar 0.5–1.0 g/m²·dydd, gan gyrraedd y rhyngwyneb PEEK o fewn wythnosau.
Data Perfformiad Ymarferol (200 gradd , 20% NaOH)
| Deunydd | Cadw Cryfder Tynnol ar ôl 2,000 awr (%) | Cyflwr Arwyneb | Cyfradd treiddiad OH⁻ (cymharol) | Argymhellir Max Temp |
|---|---|---|---|---|
| Monolith PFA | 85–90 | Melynu bach | 1.0x | 180 gradd |
| monolith PEEK | 65–75 | Crasu wyneb | 5–10x | 200 gradd (bywyd cyfyngedig) |
| PFA/PEEK coextruded (PBI tei) | 70–80 (yn gyffredinol) | Delamination yn rhyngwyneb | 1.0x (trwy PFA) | 190 gradd |
| PTFE (fel cyfeiriad) | 60–70 | Chwydd | 0.5x | 200 gradd (ond meddal) |
| Titaniwm (Gradd 2) | 100 (metel) | Passivated | N/A | 200 gradd + |
Atebion Amgen ar gyfer Gwresogi Alcalin 200 gradd
Ar gyfer gwresogi dibynadwy ar 200 gradd mewn alcalïau crynodedig:
Gwresogydd titaniwm: Mae titaniwm Gradd 2 neu Radd 7 yn gwrthsefyll 30% NaOH ar 200 gradd am gyfnod amhenodol. Nid oes angen polymer. Cost gymedrol (2-3 × PFA). Dewis gorau.
Nicel 200 neu Hastelloy C-276: Hefyd yn gwrthsefyll alcalïau poeth. Cost ychydig yn is na thitaniwm.
Gwres allanol: Cynheswch y tanc o'r tu allan gan ddefnyddio llestr â siaced neu wresogyddion band. Mae'r leinin PFA (neu PTFE) y tu mewn i'r tanc yn trin ymwrthedd cemegol; nid yw'r gwresogydd byth yn cysylltu â'r alcali.
Tymheredd is: Gweithredu ar 160 gradd yn lle 200 gradd. Mae PFA yn unig yn gweithio ar 160 gradd (10+ o flynyddoedd o fywyd). Gall y gyfradd adwaith fod yn arafach, ond mae dibynadwyedd yn gwella'n ddramatig.
Enghraifft Maes
Roedd angen gwresogydd trochi 200 gradd , 30% NaOH ar blanhigyn cemegol. Fe wnaethant roi cynnig ar wresogyddion PFA/PEEK coextruded (haen tei PBI). Pob un wedi'i delaminated o fewn 4 mis (≈1,500 awr). Newidiodd y planhigyn i wresogydd titaniwm Gradd 7 (gwain 3 mm, 6 kW). Mae'r gwresogydd titaniwm wedi gweithredu ers 5 mlynedd heb unrhyw waith cynnal a chadw. Y gost oedd 3 × PFA, ond talodd dileu methiannau ac amser segur am y premiwm o fewn blwyddyn.
Casgliad: Mae PFA/PEEK yn Delaminates mewn Gwasanaeth Alcalïaidd Poeth
Ni all gwain haen ddeuol PFA/PEEK wedi'i chyd-allwthio wrthsefyll datguddiad 200 gradd parhaus mewn hydoddiannau alcalïaidd (10–30% NaOH) heb ddadlamineiddio. Mae diffyg cyfatebiaeth CTE a diraddiad haen clymu yn achosi methiant rhyngwyneb o fewn 100-1,000 awr. Mae PEEK ei hun yn diraddio mewn alcalïau poeth. Ar gyfer gwresogi alcalïaidd 200 gradd dibynadwy, defnyddiwch wresogydd titaniwm neu nicel - dim polymer. Ar gyfer tymheredd is (Llai na neu'n hafal i 160 gradd), mae PFA yn unig yn ddigon. Peidiwch â cheisio ymestyn ystod tymheredd PFA trwy ei gefnogi gyda PEEK. Mae'r rhyngwyneb yn methu, yna mae'r PEEK yn diraddio. Mae'n gyfuniad sy'n colli. Ewch metel, ewch allanol, neu ewch tymheredd is. Nid yw dadlaminadu yn risg – mae’n sicrwydd. Osgoi'r haen ddeuol mewn alcalïau poeth. Titaniwm yn ennill.
