Yr Her Toddyddion Tymheredd Uchel
Mae synthesis fferyllol, cynhyrchu cemegol arbenigol, a gweithrediadau adfer toddyddion yn gwresogi toddyddion organig i 150-200 gradd. Ar y tymereddau hyn, mae toddyddion yn mynd yn ymosodol tuag at ddeunyddiau polymerig trwy chwyddo, treiddiad a phlastigeiddio. Gall polymer sy'n gallu gwrthsefyll cemegol ar dymheredd amgylchynol feddalu, chwyddo neu hydoddi ar 180 gradd.
Mae PEEK yn thermoplastig perfformiad uchel gyda thymheredd gwasanaeth parhaus o 250 gradd a gwrthiant cemegol rhagorol. Fe'i defnyddir wrth fynnu cymwysiadau prosesu awyrofod, olew a nwy, a chemegol lle mae polymerau eraill yn methu. Mae PTFE hefyd yn cael ei raddio ar gyfer gwasanaeth parhaus 260 gradd gyda gwrthiant cemegol bron yn gyffredinol.
Mae'r dewis rhwng y ddau bolymer premiwm hyn ar gyfer cyfnewid gwres toddyddion poeth yn dibynnu ar eu hymatebion sylfaenol wahanol i amlygiad toddyddion organig ar dymheredd uchel.
Y Gwahaniaeth Chwydd a Threiddiad
Mae toddyddion organig yn treiddio i bolymerau trwy dryledu i'r cyfaint rhydd rhwng cadwyni polymerau. Mae maint yr amsugno yn dibynnu ar y paramedr hydoddedd cyfatebol rhwng y toddydd a'r polymer, ac ar faint o gyfaint rhydd yn y strwythur polymer.
Mae PEEK yn bolymer lled-grisialog gydag asgwrn cefn aromatig anhyblyg. Mae'r anhyblygedd yn cyfyngu ar gyfaint rhydd ac yn lleihau amsugno toddyddion o'i gymharu â pholymerau mwy hyblyg. Yn y rhan fwyaf o doddyddion organig ar dymheredd is na 150 gradd, mae PEEK yn amsugno llai na 2% o doddydd yn ôl pwysau ac yn cadw ei briodweddau mecanyddol yn dda.
Uwchlaw 150 gradd, mae'r sefyllfa'n newid. Mae'r ynni thermol cynyddol yn ehangu'r cyfaint rhydd. Mae moleciwlau toddyddion yn treiddio'n ddyfnach. Mae amsugno yn cynyddu. Mae'r toddydd amsugnol yn plastigoli'r polymer-mae'r moleciwlau toddyddion yn gweithredu fel ireidiau mewnol rhwng cadwyni polymerau, gan leihau cryfder ac anystwythder. Gall cydran PEEK sy'n sefydlog o ran dimensiwn ac yn fecanyddol gadarn ar 120 gradd chwyddo a meddalu ar 180 gradd yn yr un toddydd.
Mae PTFE yn ymateb yn wahanol. Mae'r bondiau fflworin carbon-yn creu polymer gyda dwysedd egni cydlynol isel iawn-mae'r grymoedd rhyngfoleciwlaidd rhwng cadwyni yn wan. Nid yw toddyddion sy'n cael eu hamsugno gan y rhan fwyaf o bolymerau yn canfod llawer o atyniad thermodynamig i PTFE. Mae paramedr hydoddedd PTFE tua 6.2 (cal / cm³) ^ (1/2), ymhell o'r mwyafrif o doddyddion organig. Mae amsugno yn fach iawn hyd yn oed ar dymheredd uchel.
Tabl 1: PTFE vs PEEK mewn Amlygiad Toddyddion Organig ar 180 gradd
| Paramedr Perfformiad | PEIC | PTFE |
|---|---|---|
| Tymheredd trawsnewid gwydr ( gradd ) | 143 | 115 (ond nid yw'n meddalu'n sylweddol oherwydd crisialu uchel) |
| Tymheredd defnydd parhaus ( gradd ) | 250 | 260 |
| Amsugniad toddyddion mewn tolwen ar 180 gradd (%) | 3-8 | < 0.5 |
| Amsugniad toddyddion yn DMF ar 180 gradd (%) | 5-12 | < 0.5 |
| Cadw cryfder tynnol ar ôl 1,000 awr mewn toddydd ar 180 gradd (%) | 60-80 (yn dibynnu ar doddydd) | > 90 |
| Newid dimensiwn mewn toddydd ar 180 gradd (%) | 1-5 (chwydd) | < 0.5 |
| Cyfradd treiddio (cymharol) | Cymedrol | Isel iawn |
| Straen cracio tueddiad | Cymedrol (mewn toddyddion ymosodol) | Dim |
| Ymwrthedd creep ar 180 gradd o dan lwyth | Da | Cymedrol (defnyddiwch PTFE wedi'i addasu) |
Y Rhagoriaeth Cracio Straen
Mae PEEK yn agored i straen amgylcheddol gracio mewn rhai toddyddion organig ar dymheredd uchel. Pan fydd cydran PEEK dan straen yn agored i doddydd sydd â rhywfaint o affinedd â'r polymer, mae'r moleciwlau toddyddion yn canolbwyntio ar grynodiadau straen-diffygion wyneb, marciau peiriannu, neu bwyntiau clamp. Mae'r plastigiad lleol yn cychwyn craciau micro sy'n ymledu yn araf trwy'r deunydd.
Mae'r tueddiad yn dibynnu ar y toddydd penodol, y lefel straen, a'r tymheredd. Mae'n anodd rhagweld ar gyfer fformwleiddiadau toddyddion newydd neu gymysg. Gall cyfnewidydd gwres sy'n perfformio'n ddi-ffael mewn amgylchedd prawf fethu'n gynnar wrth gynhyrchu oherwydd mân amhuredd toddydd neu dymheredd gweithredu ychydig yn wahanol.
Nid oes gan PTFE unrhyw dueddiad cracio straen amgylcheddol hysbys mewn toddyddion organig. Mae'r bond fflworin carbon-yn rhy gryf i foleciwlau toddyddion darfu arno. Mae dwysedd ynni cydlynol isel y deunydd yn golygu na all hyd yn oed toddyddion sy'n amsugno ychydig ganolbwyntio digon ar bwyntiau straen i gychwyn cracio.
Mae'r Fasnach Ffiniau Crip a Phwysau-i ffwrdd
Lle mae gan PEEK fantais yw ymwrthedd creep. Mae asgwrn cefn aromatig anhyblyg PEEK yn darparu gwell ymwrthedd i ymgripiad dan lwyth na PTFE ar yr un tymheredd. Mae tiwb PEEK o dan bwysau stêm mewnol ar 180 gradd yn ymgripio'n arafach na thiwb PTFE o dan yr un amodau.
Mae PTFE wedi'i addasu, gyda'i-gomonomerau cangen ochr, yn cau llawer o'r bwlch hwn. Ar 180 gradd a phwysau stêm cymedrol (2-4 barg), mae PTFE wedi'i addasu yn darparu bywyd ymgripiad digonol ar gyfer gwasanaeth 5-10 mlynedd. Ar gyfer cymwysiadau sy'n gofyn am bwysau stêm uwch ar 180 gradd, gall ymwrthedd ymgripiad uwch PEEK gyfiawnhau ei gost ddeunydd uwch a chydnawsedd toddyddion mwy cyfyngedig.
Crynodeb
Mae PTFE yn perfformio'n well na PEEK mewn gwasanaeth toddyddion organig poeth uwchlaw 150 gradd lle mae chwydd toddyddion, treiddiad, a chracio straen yn brif bryderon. Mae paramedr hydoddedd isel PTFE a bondiau C-F cryf yn darparu bron i ddim amsugno hydoddydd ac imiwnedd i holltau straen. Mae PEEK yn agored i chwyddo a straen amgylcheddol cracio mewn rhai toddyddion ar dymheredd uchel.
Mantais PEEK yw ymwrthedd ymgripiad uwch, a all fod yn bendant mewn cymwysiadau stêm pwysedd uchel. Ar gyfer y rhan fwyaf o ddyletswyddau gwresogi toddyddion organig o fewn terfynau pwysau PTFE, mae PTFE yn darparu cydnawsedd cemegol ehangach a rhyddid rhag risg cracio straen.
Mae dadansoddiad peirianneg ar gyfer dewis polymer cyfnewidydd gwres toddyddion poeth ar gael ar ôl cyflwyno hunaniaeth a chrynodiad toddyddion, tymheredd gweithredu a phwysau, dyletswydd gwres, ac unrhyw ganlyniadau profi cydnawsedd polymer blaenorol.
