Ydy, mae ychwanegu 0.1% sodiwm dodecyl sylffad (SDS) neu syrffactyddion anionig eraill i faddon asid (ee, HCl 10% ar 80 gradd) yn lleihau'r straen critigol ar gyfer cracio straen amgylcheddol (ESC) o PFA 40-60%. Mae'r syrffactydd yn lleihau tensiwn arwyneb yr asid, gan ganiatáu iddo wlychu wyneb PFA yn fwy cyflawn a threiddio microcraciau yn haws. Mae SDS hefyd yn amsugno ar wyneb y polymer, gan amharu ar y dwysedd ynni cydlynol a hyrwyddo ffurfio craze. Mewn HCl pur 10%, y straen critigol ar gyfer ESC yw 5-7 MPa. Gyda 0.1% SDS, mae'n gostwng i 2-3 MPa - ystod lle gall straen gweithgynhyrchu gweddilliol neu straen beicio thermol achosi cracio. Ar gyfer gwresogyddion PFA mewn baddonau asid sy'n cynnwys syrffactyddion (ee, toddiannau glanhau, hylifau gwaith metel emwlsiedig, baddonau piclo â chymorth syrffactydd), gwanhau'r straen a ganiateir 50% neu ddefnyddio gradd PFA crisialog uwch.
Lleihau Straen Critigol ESC yn ôl Math o syrffactydd
| syrffactydd | Crynodiad | Sylfaen Asid (10% HCl, 80 gradd) | Straen Critigol (MPa) | Gostyngiad vs Dim Syrffactydd | Mecanwaith |
|---|---|---|---|---|---|
| Dim | 0% | Oes | 6.0–7.0 | 0% | Llinell sylfaen |
| SDS (anionig) | 0.05% | Oes | 3.5–4.5 | 35–40% | Lleihau tensiwn wyneb |
| SDS | 0.10% | Oes | 2.0–3.0 | 55–65% | Arsugniad + plastigoli |
| SDS | 0.50% | Oes | 1.0–1.5 | 75–80% | Difrifol |
| CTAB (cationig) | 0.10% | Oes | 2.5–3.5 | 45–55% | Yn debyg i SDS |
| Triton X-100 (an-ïonig) | 0.10% | Oes | 3.0–4.0 | 40–50% | Ychydig yn fwynach |
| stearad sodiwm (sebon) | 0.10% | Oes | 2.5–3.5 | 45–55% | Yr un dosbarth â SDS |
Mecanwaith: syrffactydd-Plastigeiddio Anwythol
Mae gan foleciwlau SDS ben hydroffilig (sylffad) a chynffon hydroffobig (cadwyn alcyl C12). Mae'r gynffon yn arsugniad ar wyneb y PFA (yn debyg i sut mae fflwor-arwynebwyr yn arsugno). Mae'r haen adsorbed yn gweithredu fel plastigydd, gan gynyddu symudedd cadwyn yn y rhanbarthau amorffaidd. Mae hyn yn lleihau'r straen sydd ei angen i gychwyn plu. Yn ogystal, mae'r syrffactydd yn lleihau tensiwn arwyneb (o 72 mN/m i 30-35 mN/m), gan ganiatáu i'r asid wlychu blaen y crac yn fwy effeithiol, gan gyflymu ymlediad.
Goblygiadau Ymarferol ar gyfer Dylunio Gwresogyddion
| Cyflwr Gwasanaeth | Crynodiad syrffactydd | Gradd PFA a Argymhellir | Y Straen Cymhwysol Uchaf a Ganiateir (MPa) | Gweithred |
|---|---|---|---|---|
| Bath asid, dim syrffactydd | 0% | Safonol | 5.0 | Dyluniad arferol |
| Bath asid gyda SDS | 0.05–0.10% | Crisialedd uchel (annealed) | 3.0 | Gostwng straen, lleihau dwysedd wat |
| Bath asid gyda SDS | >0.10% | Crisialedd uchel + lleddfu straen | 2.0 | Defnyddiwch wresogydd metel neu danc wedi'i leinio |
| Syrffactydd yn unig (dim asid) | 0.10% | Safonol | 4.0 | Effaith ysgafn |
| Acid + SDS + high temperature (>90 gradd) | 0.10% | Heb ei argymell | <1.0 | Defnyddiwch chwarts neu fetel |
Enghraifft Maes
Roedd gwaith gorffen metel yn defnyddio baddon 10% H₂SO₄ gyda 0.1% SDS fel cyfrwng gwlychu ar gyfer piclo. Mae gwresogyddion PFA (wal 2 mm, gradd safonol) wedi cracio ar ôl 6 mis. Mesurwyd straen critigol y PFA ar 2.5 MPa yn y bath (yn erbyn. 6 MPa heb SDS). Amcangyfrifwyd bod y straen gweddilliol yn y gwresogydd (o allwthio) yn 3-4 MPa - uwchlaw'r straen critigol. Newidiodd y planhigyn i PFA annealed (crystallinity 58%, straen gweddilliol<1 MPa). No further cracking occurred. The plant also added stress relief annealing to the manufacturing process.
Profi ar gyfer Effaith syrffactydd
I benderfynu a yw-cyfuniad asid syrffactydd penodol yn niweidiol:
Trochi bariau prawf tynnol PFA (ASTM D638) yn y syrffactydd asid + ar dymheredd gweithredu.
Defnyddiwch straen cyson (ee, 2, 3, 4, 5 MPa) gan ddefnyddio profwr crip.
Cofnodi amser i gracio cychwyn (gweledol o dan 10 × chwyddhad).
Plotiwch straen yn erbyn amser i fethiant. Os bydd methiant yn digwydd yn<3 MPa within 1,000 hours, the surfactant is problematic.
I gael prawf cyflym: defnyddiwch ddull stribed plygu (ASTM D543). Plygwch stribed PFA (180 gradd ) o amgylch mandrel o radiysau amrywiol, gan drochi yn yr hydoddiant. Mae'r radiws lleiaf nad yw'n achosi cracio mewn 24 awr yn dynodi'r straen critigol.
Strategaethau Lliniaru
Defnyddiwch PFA annealed: Yn lleihau straen gweddilliol i<1 MPa, below the new critical threshold.
Cynyddu trwch wal: Mae wal fwy trwchus yn dosbarthu straen, ond mae'r straen critigol yn eiddo materol; nid yw wal fwy trwchus yn codi straen critigol.
Lleihau crynodiad syrffactydd: Mae hyd yn oed 0.05% yn niweidiol; lleihau i<0.02% if possible.
Newid syrffactydd: Mae syrffactyddion nad ydynt yn ïonig (Triton X-100) ychydig yn llai ymosodol na SDS. Prawf cyn ei ddefnyddio.
Defnyddiwch PFA gyda phwysau moleciwlaidd uwch: Yn llai agored i ESC.
Casgliad: Mae syrffactyddion yn Lleihau Straen Critigol ESC 40-60%
Mae presenoldeb 0.1% sodiwm dodecyl sylffad (SDS) neu syrffactyddion anionig eraill mewn baddon asid yn lleihau'r straen critigol ar gyfer cracio straen amgylcheddol PFA o 6-7 MPa i 2-3 MPa - gostyngiad o 50-60%. Mae hyn oherwydd lleihau tensiwn arwyneb a phlastigeiddio a achosir gan arsugniad. Ar gyfer gwresogyddion PFA mewn syrffactydd-sy'n cynnwys baddonau asid, gall straen gweddilliol o weithgynhyrchu (3-5 MPa) fod yn fwy na'r straen critigol newydd, gan achosi cracio cynamserol. Defnyddiwch PFA crisialog anel, uchel i leihau straen gweddilliol o dan 1 MPa. Os yw'r bath yn ymosodol iawn (asid + syrffactydd + tymheredd uchel), ystyriwch wresogyddion metel neu chwarts. Nid yw syrffactyddion yn ddiniwed. Maen nhw'n troi asid ysgafn yn gyfrwng cracio. Profi, digalonni, anelio neu osgoi. Mae bywyd eich gwresogydd yn dibynnu arno.
