Anyagszerkezet és kémiai ellenállás
A fluorpolimer anyagok kémiai ellenállása molekulaszerkezetüktől függően eltérő. A PTFE, a lemezek melegítésének elsődleges anyaga teljesen fluorozott szerkezettel rendelkezik, amely kiválóan ellenáll a kémiai támadásoknak. A PVDF, bár fluorpolimer, részben fluorozott szerkezetű, hidrogénatomokkal. A PTFE teljesen fluorozott szerkezete kiváló ellenállást biztosít az agresszív vegyi hatásokkal szemben.
Egy NYÁK-létesítmény vegyes-savas maratási megoldásokkal dokumentálta az anyagstabilitási vizsgálatokat. A PTFE minták nem mutattak mérhető súlycsökkenést vagy felületi degradációt 12 hónapos expozíció után. A PVDF-minták 1,5–2,5 százalékos súlycsökkenést és felületi degradációt mutattak, beleértve az elszíneződést és a mikro{6}}repedezést. A PTFE anyagstabilitása szignifikánsan jobb volt kevert-savas környezetben.
| Expozíciós paraméter | PTFE (fűtőlap) | PVDF | Különbség |
|---|---|---|---|
| Fogyás 12 hónap után | <0.1% | 1.5-2.5% | PTFE kiváló |
| Felületi degradáció | Egyik sem | Elszíneződés, mikro{0}}repedések | PTFE kiváló |
| Szakítószilárdság megtartása | 98-100% | 85-90% | PTFE kiváló |
| Megnyúlás megtartása | 95-100% | 80-85% | PTFE kiváló |
| Termikus tulajdonságok | Változatlan | Enyhe degradáció | PTFE kiváló |
Kémiai támadási mechanizmusok vegyes savakban
A vegyes-savas maratási oldatok olyan ásványi savak kombinációit tartalmazzák, amelyek szinergikus támadási mechanizmusokat hoznak létre. A savak különféle kombinációkban tartalmazhatnak kénsavat, salétromsavat, sósavat és hidrogén-fluoridot. Egyes komponensek oxidáló jellege, különösen a salétromsav, felgyorsítja a részben fluorozott anyagok, például a PVDF lebomlását.
Egy vegyes{0}}savas maratófürdős félvezető létesítmény mindkét anyag lebomlási mechanizmusát elemezte. A PVDF anyag láncszakadást mutatott a szén-hidrogénkötéseknél, ami a molekulatömeg csökkenéséhez és a felületi degradációhoz vezetett. A PTFE anyag nem mutatott ilyen lebomlást a teljesen fluorozott szerkezete miatt. A kémiai támadás mechanizmusa a PVDF anyagra jellemző volt.
A hőmérséklet hatása az anyag stabilitására
A 75 fokos megemelt üzemi hőmérséklet felgyorsítja mindkét anyag kémiai támadását, de eltérően hat rájuk. A PVDF lebomlási sebessége jelentősen növekszik a hőmérséklettel, és a lebomlási sebesség körülbelül megkétszereződik minden 50 fok feletti 10 fokos növekedés esetén. A PTFE lebomlási sebessége sokkal alacsonyabb, és csak szerény mértékben növekszik a hőmérséklettel.
Keménykróm berendezés kevert-savmaratással, dokumentált hőmérsékleti hatásokkal az anyag stabilitására. A PVDF szakítószilárdsága 25 százalékkal csökkent 6 hónap után 75 fokon, szemben a 60 fokos 10 százalékos csökkenéssel. A PTFE nem mutatott szakítószilárdság-csökkenést egyik hőmérsékleten sem. A PTFE anyag stabilitása magasabb hőmérsékleten jobb volt.
PVDF duzzanat és méretváltozások
A PVDF elnyeli az agresszív vegyszereket, és méretváltozásokat okoz, amelyek befolyásolják a berendezés teljesítményét. A duzzanat az anyag kitágulását okozhatja, ami feszültséget okoz a fűtőelemen. A duzzanat magasabb hőmérsékleten és agresszívebb vegyszerek esetén jelentősebb. A PTFE minimális abszorpciót és méretváltozást mutat vegyes-savas környezetben.
Egy PCB létesítmény vegyes{0}}savas maratással dokumentált PVDF duzzadási jellemzőkkel. A PVDF-minták 2-4 százalékos méretváltozást mutattak, miután 75 fokos kevert-savoldattal érintkeztek. A duzzanat az expozíció első 100 órájában volt a legjelentősebb, majd stabilizálódott. A PTFE minták 0,5 százaléknál kisebb méretváltozást mutattak. A PTFE méretstabilitása jobb volt.
| Anyag | 75 fokos duzzanat | Dimenzióváltás | Hatás a teljesítményre |
|---|---|---|---|
| PTFE (fűtőlap) | <0.5% | Jelentéktelen | Nincs hatás |
| PVDF (standard) | 2-4% | Jelentős | Befolyásolhatja az illeszkedést és a tömítést |
| PVDF (magas-minőségű) | 1-3% | Mérsékelt | Befolyásolhatja a teljesítményt |
| PVDF (módosítva) | 1-2% | Mérsékelt | Csökkentett hatás |
Kémiai penetráció és permeáció
Az anyagon keresztüli vegyi áthatolás befolyásolhatja a fűtőelemek védelmét. A PVDF bizonyos vegyi anyagokkal szemben nagyobb áteresztőképességgel rendelkezik, mint a PTFE, így az agresszív komponensek elérhetik a fűtőelemet. Az átszivárgás a fűtőelem korrózióját és esetleges meghibásodását okozhatja. A PTFE kiváló védelmet nyújt a vegyi áthatolás ellen.
Egy vegyes{0}}savas maratással rendelkező félvezető berendezés kémiai áthatolást mért mindkét anyagon. A PVDF 3-5-ször nagyobb salétromsav-permeációt mutatott, mint a PTFE. A permeáció a hőmérséklettel és az expozíciós idővel nőtt. A PTFE 12 hónapos expozíció alatt nem mutatott kimutatható savkomponens áthatolást.
Felületi morfológia és lerakódások tapadása
A két anyag felületi morfológiája befolyásolja a lerakódás tapadását. A PTFE felületek hidrofóbok, és minimális rögzítési helyet biztosítanak a lerakódásokhoz. A PVDF felületek hidrofilebbek, és több rögzítési helyet biztosíthatnak. A lerakódás tapadása befolyásolja a tisztítási követelményeket és a hőátadási teljesítményt.
Keménykróm berendezés vegyes-savas maratással dokumentált lerakódási tapadás mindkét anyagon. A PTFE-n lévő lerakódások könnyen eltávolíthatók a szokásos tisztítási eljárásokkal. A PVDF-en lévő lerakódások agresszívebb tisztítást igényeltek, és nagyobb tapadást mutattak. A PTFE felület jobb ellenállást biztosított a lerakódásokkal szemben.
