A yw Presenoldeb Plastigwyr sy'n Mudo o Leiniwr Tanc PVC yn Cyflymu Cracio Wyneb Gwresogydd PFA?

Oherwydd eu cost isel a'u gwrthwynebiad cemegol cryf i wahanol asidau a seiliau, mae leinin tanciau PVC (polyvinyl clorid) yn aml yn cael eu cyflogi mewn prosesu cemegol. Ond gwneir PVC yn hyblyg trwy ychwanegu plastigyddion, fel arfer ffthalatau (DEHP, DINP, DIDP) neu ddewisiadau amgen nad ydynt yn ffthalad (DOA, TOTM). Nid yw'r plastigyddion hyn wedi'u rhwymo'n cofalent i'r matrics PVC ac mae ganddynt dueddiad i fudo i'r wyneb dros amser, yn enwedig ar dymheredd uchel (40-80 gradd). Plastigydd yn mudo o wresogyddion PFA i danc wedi'i leinio â PVC plastig Pan fydd gwresogydd PFA yn cael ei foddi mewn tanc wedi'i leinio â PVC plastig, mae'r plastigyddion yn mudo drwy'r hylif ac yn arsugniad i'r wyneb PFA. Mae plastigyddion yn esters organig pwysau moleciwlaidd isel sy'n ehangu'r rhannau amorffaidd o PFA, gan leihau'r tymheredd trawsnewid gwydr (Tg), a chynyddu'r cracio straen amgylcheddol (ESC). Dangosodd profion carlam fod PFA sydd mewn cysylltiad â phlastigwyr ffthalad mudol ar 70 gradd yn datblygu craciau arwyneb 3-5 gwaith yn gyflymach nag mewn amodau di-blastigwyr. Mae presenoldeb plastigyddion o leinin PVC yn cyflymu cracio wyneb gwresogyddion PFA, yn enwedig yn ystod gweithrediad dwysedd wat uchel (Yn fwy na neu'n hafal i 3 W / cm2) neu feicio thermol.

Rhyngweithiad Mecanwaith Mudo PFA a Phlastigydd
Mae plastigyddion yn ymfudo o PVC trwy dri mecanwaith: trylediad arwyneb (mae plastigwr yn blodeuo i wyneb y leinin ac yn hydoddi i hylif y broses), trwytholchi (echdyniadau plastigwr yn uniongyrchol i doddyddion neu asidau ymosodol) a chludiant cam anwedd (mae plastigwr yn anweddu o'r leinin ac yn cyddwyso ar arwynebau oerach, gan gynnwys toriad oer y gwresogydd). Ar ôl mynd i mewn i'r hylif, mae plastigyddion yn cronni. Ar gyfer tanc 1000 litr gyda leinin PVC ar 60 gradd, gall y cynnwys Phthalate yn y cyfnod hylif gyrraedd 20-100 ppm ar ôl 6 mis. Mae'r crynodiad uchaf o blastigydd i'w gael ger wyneb y leinin (haen ffin) lle gellir gosod y gwresogydd PFA ar gyfer gwresogi unffurf. Mae plastigydd yn treiddio i ranbarth amorffaidd y polymer ar wyneb PFA. Mae PFA yn 40-50% amorffaidd. Mae moleciwlau plastigydd (pwysau moleciwlaidd 300-500 Da) yn gwasgaru yn y rhanbarthau amorffaidd hyn ac yn gweithredu fel toddydd sy'n hollti'r cadwyni polymerau ac yn lleihau ffrithiant rhyng-gadwyn. Mae tymheredd trawsnewid gwydr y cyfnod amorffaidd yn cael ei ostwng o tua -15 gradd (PFA pur) i -30 i -40 gradd (PFA plastig). Mae hyn yn cynyddu hyblygrwydd ar dymheredd ystafell, ond hefyd yn cynyddu tueddiad y polymer i gracio straen amgylcheddol, gan fod y dognau amorffaidd bellach yn cael eu treiddio'n haws gan rywogaethau cyrydol.

Cracio straen amgylcheddol yw pan fydd polymer dan straen (oherwydd ehangu gwres, pwysau neu straen gweddilliol o gynhyrchu) yn dod i gysylltiad ag asiant gweithredol arwyneb (y plastigydd). Mae'r plastigydd yn lleihau'r egni arwyneb i hwyluso lluosogi toriadau fel bod craciau'n lluosogi ar straen yn llawer is na chryfder cynnyrch arferol y polymer. Y straen critigol ar gyfer ESC mewn PFA mewn asid nitrig 30% ar 80 gradd heb unrhyw blastigydd yw 5-7 MPa. Mae'r straen critigol yn gostwng i 2-3 MPa ym mhresenoldeb plastigydd DEHP 50 ppm. Ni fydd gwresogydd â straen gweddilliol o 4 MPa ar gornel fflans (sy'n nodweddiadol o ddyluniad cornel miniog) yn cracio mewn asid glân, ond bydd yn cracio o fewn misoedd mewn asid wedi'i halogi â phlastigwr.

Canlyniadau Prawf Cracio Cyflymedig
Plasticiser Type Concentration in Liquid (ppm) Temperature (° C)Time to First Visible Crack (PFA, 2 mm wall, 4 MPa applied stress) Cracking Rate vs. No Plasticiser Primary Mechanism None (control) 0 80 >5,000 awr (dim craciau) 1.0 × Dim ESC DEHP (di-ethylhexyl ffthalate)10 80 1,200-1,800 awr 3-4x Chwydd amorffaidd + ESC DEHP 50 80 400-700 awr 7-12x ESC Difrifol
DEHP 100 80 150-300 awr 15-30X Cracio cyflym
DINP (di-sononyl ffthalate) 50 80 500-900 awr 6-10× Tebyg i DEHP
DIDP (di-isodecyl ffthalate) 50 80 600-1,000 awr 5-8 × Moleciwl mwy, trylediad arafach
DOA (dioctyl adipate, non{0}}ffthalate) 50 80 800–1,200 awr 4–6 × Ddim mor ymosodol â ffthalates
TOTM (triocyl trimelitate) 50 80 1,500–2,500 awr 2–3 × Mudo isel, moleciwl mwy
Asid ffthalic (cynhyrchion diraddio plastigydd)10 80 2,000-3,000 awr 2 × Yn llai effeithiol na phlastigwr rhiant
Canfod ac Atal
Cracio a achosir gan blastigydd gwresogydd PFA Enghraifft: (1) Mae craciau'n datblygu'n gyntaf ar ochr y gwresogydd mewn cysylltiad â'r leinin PVC (yr ochr â'r crynodiad uchaf o blastigydd). (2) Mae craciau fel arfer yn fach (0.1 - 0.5 mm o ddyfnder), yn niferus ac yn fympwyol (mae craciau blinder thermol yn amgylchiadol). (3) Gall arwyneb y PFA deimlo ychydig yn dwt neu'n olewog i'w gyffwrdd oherwydd plastigydd wedi'i arsugno. (4) Efallai y bydd gan yr hylif proses TOC uchel (cyfanswm carbon organig) oherwydd trwytholchi plastigwr. Dadansoddiad i'w gadarnhau: Swabiwch wyneb y PFA gyda swab wedi'i wlychu (isopropanol) hydoddydd a'i ddadansoddi gan GC-MS am ffthalatau neu blastigyddion eraill. Os yw'r darganfyddiad yn bositif ac yn uwch na 10 µg/cm², canfyddir halogiad plastigydd sylweddol.

Strategaethau atal: (1) Amnewid y leinin PVC gyda leinin di-blastigwr (PP, PVDF, PFA neu PTFE). Mae plastigydd-PVC (PVC anhyblyg, Math I) am ddim ar gael, ond mae ganddo lai o wrthwynebiad cemegol ac mae'n llai hyblyg. 2) Rhwystr plastigydd: dalen polyethylen neu polypropylen (1–2 mm) rhwng y leinin PVC a chynnwys y tanc. Mae'n rhaid diweddaru'r rhwystr hwn bob blwyddyn. (3) Trosiant hylif uchel: os yw hylif y tanc yn cael ei newid yn aml (ee gweithrediad swp gyda hydoddiant ffres bob cylch), mae crynodiad y plastigwr yn parhau'n isel (<5 ppm) reducing danger substantially. (4) Use a heater with lower surface stress : radius all corners (see Article #62), anneal to relieve residual stress, and operate at lower watt density (<2.5 W/cm²). A stress-free PFA surface is significantly more resistant to ESC even in the presence of plasticisers. (5) Add a filter (activated charcoal or polymeric adsorbent) to the tank recirculation loop for continuous removal of plasticisers.

Yr ateb tymor hir mwyaf darbodus ar gyfer gosodiadau presennol gyda leinin PVC a gwresogyddion PFA sy'n torri'n gynamserol yw disodli'r leinin PVC gyda PVDF neu polypropylen (os yw cydnawsedd cemegol yn caniatáu). Mae cost ailosod leinin (5,000 – 15,000 fora2,000Ltank) fel arfer yn cael ei hadennill o fewn 2 – 3 blynedd drwy osod llai o wresogyddion newydd (5,000 – 15,000 fora2,000Ltank) fel arfer yn cael ei adennill o fewn 2 – 3 blynedd drwy osod llai o wresogyddion amnewid (500 – 4,000 – 4 y flwyddyn)=$1,000 – 6,000/flwyddyn) ynghyd â llai o amser segur. Os nad yw ailosod leinin yn ymarferol, ystyriwch wresogydd metel (titaniwm neu Hastelloy) nad yw'n destun ESC gan blastigyddion. Mae gwresogyddion titaniwm 2-3x yn ddrytach na PFA ond gallant fod yn gost-effeithiol os yw gwresogyddion PFA yn methu bob 3-6 mis oherwydd cracio'r plastigydd.

Casgliad: Mae plastigyddion yn Cyflymu Cracio PFA i Radd Fawr
Mae presenoldeb plastigyddion sy'n mudo o leinin tanciau PVC yn cyflymu hollti arwynebau gwresogyddion PFA ac mae'r amser i fethiant yn cael ei leihau gan ffactorau o 3-30 yn dibynnu ar gynnwys plastigydd, tymheredd a lefel straen y gwresogydd. Plastigwyr ffthalate (DEHP, DINP) yw'r cracio straen amgylcheddol mwyaf ymosodol ar bwysau cymhwysol mor isel â 2 i 3 MPa. Dylid ystyried bod bywyd gwasanaeth gwresogyddion PFA mewn tanciau â leinin PVC plastig wedi'u lleihau'n ddifrifol - fel arfer 6-18 mis yn hytrach na 3-5 mlynedd. Er mwyn ei atal, mae'n rhaid dileu ffynhonnell y plastigwr (disodli leinin PVC gan ddeunydd di-blastigwr), rhaid gosod rhwystr neu ddefnyddio deunydd gwresogydd sy'n imiwn i blastigyddion (titaniwm, cwarts, carbid silicon). Ar gyfer tanciau gyda leinin PVC presennol, dylai peirianwyr sy'n nodi gwresogyddion PFA gynnwys dadansoddiad plastigydd yn hylif y broses, ac ystyried llinellau amser ailosod cyflym. Gall gwresogydd PFA sy'n cracio mewn asid glân ar ôl 4 blynedd gracio mewn 4 mis yn yr un asid gyda 50 ppm DEHP o leinin PVC. Peidiwch â meddwl bod PFA yn “wrthiannol yn gemegol” ac felly'n gallu gwrthsefyll ESC a gynhyrchir gan blastigydd. Nid yw plastigyddion yn gemegau sy'n effeithio ar asgwrn cefn y polymer, maent yn ymosod ar y strwythur ffisegol ac mae PFA yn agored i niwed.