خصائص PTFE (البولي تترافلوروإيثيلين).

(انظر أيضًا مواصفات بوليمر® PTFE وبوليمر® FEP وPFA) الخواص الميكانيكية لـ PTFE منخفضة مقارنة بالبلاستيك الآخر، لكن خصائصه تظل عند مستوى مفيد على نطاق واسع من درجات الحرارة يتراوح من -100 درجة فهرنهايت إلى +400 درجة فهرنهايت (- 73 درجة مئوية إلى 204 درجة مئوية).

الخصائص النموذجية لراتنجات البوليمر® PTFE الفلوروبوليمر

مقاومة درجات الحرارة

درجات الحرارة فوق 77 درجة مئوية ليست مناسبة لمكونات معظم اللدائن والمواد البلاستيكية، في حين أن PTFE يتحمل درجات حرارة تصل إلى 260 درجة مئوية.حتى أقل من 77 درجة مئوية، إذا تم الجمع بين الأحماض المسببة للتآكل للمعادن والمذيبات العضوية، غالبًا ما يتم تفضيل بطانات ومكونات PTFE لأن اللدائن والمواد البلاستيكية الأخرى غالبًا ما تفتقر إلى مقاومة التورم والتليين بالمذيبات.

الخمول الكيميائي

نعني بالخمول الكيميائي أن راتنجات الفلوروكربون PTFE يمكن أن تكون على اتصال مستمر مع مادة أخرى دون حدوث أي تفاعل كيميائي يمكن اكتشافه.بشكل عام، راتنجات الفلوروكربون PTFE خاملة كيميائيا.ومع ذلك، فإن هذا البيان، مثل كل التعميمات، يجب أن يكون مقيدًا إذا أردنا أن يكون دقيقًا تمامًا.ومع ذلك، لن يؤدي التأهيل إلى الارتباك، إذا أخذنا في الاعتبار الحقائق الأساسية حول سلوك راتنجات PTFE.

يمكن أن يكون ملخص الوصف المعتاد لبيانات الاختبار المختلفة مضللاً، لأنه قد يجمع معًا أنواعًا مختلفة بشكل أساسي من السلوك "الكيميائي".وإذا أريد للوصف أن يكون واضحا، فلا بد من التمييز بين التفاعلات الكيميائية البحتة وبين الأفعال الفيزيائية مثل الامتصاص.يجب أن يمكّن الوصف المستخدم من مراعاة العلاقات المتبادلة بين الخصائص الفيزيائية والكيميائية التي قد تؤثر على تطبيق معين.

على سبيل المثال، لن تتأثر راتنجات PTFE بالغمر في الماء الملكي.ومع ذلك، إذا أصبحت درجة الحرارة والضغط الناتج لهذا الكاشف مرتفعين، فإن امتصاص مكونات الكاشف في الراتنج سيزداد أيضًا.يمكن للتقلبات اللاحقة، مثل فقدان الضغط المفاجئ، أن تكون ضارة جسديًا بسبب تمدد الأبخرة الممتصة في الراتنج.من الواضح إذن أنه عندما نتحدث عن الخواص الكيميائية لـ PTFE، يجب علينا التمييز بين التفاعلات الكيميائية البحتة، كما عبرنا عنها من حيث "التوافق الكيميائي" والإجراءات الفيزيائية، مثل "الامتصاص" المقترن بالإجهاد الميكانيكي والحراري.

في درجات حرارة الاستخدام العادية، تتعرض راتنجات PTFE للهجوم بواسطة عدد قليل جدًا من المواد الكيميائية بدلاً من جدولة المواد الكيميائية المتوافقة معها.تعد هذه المواد المتفاعلة من بين أكثر المؤكسدات وعوامل الاختزال المعروفة عنفًا.الصوديوم العنصري في اتصال حميم مع الفلوروكربونات يزيل الفلور من جزيء البوليمر.يستخدم هذا التفاعل على نطاق واسع في المحاليل اللامائية لحفر أسطح PTFE بحيث يمكن ربط الراتنجات بمادة لاصقة.تتفاعل الفلزات القلوية الأخرى (البوتاسيوم والليثيوم وما إلى ذلك) بشكل مماثل.

في بعض الحالات عند أو بالقرب من درجة حرارة حد الخدمة المقترحة البالغة 260 درجة مئوية لـ TFE وPFA، و204 درجة مئوية لـ FEP، تم الإبلاغ عن تفاعل عدد قليل من المواد الكيميائية بتركيزات عالية تجاه PTFE.تم إنتاج هجوم مشابه لحفر الصوديوم عند درجات حرارة عالية بنسبة 80% NaOH أو KOH، وهيدريدات المعادن مثل البوران (على سبيل المثال، B2H6)، وكلوريد الألومنيوم، والأمونيا (NH3)، وبعض الأمينات (R-NH2) والإيمينات ( ص = نه).كما لوحظ حدوث هجوم مؤكسد بطيء بنسبة 70% من حمض النيتريك تحت ضغط عند 250 درجة مئوية.يلزم إجراء اختبار خاص عند الاقتراب من ظروف الاختزال أو الأكسدة القصوى.

استيعاب

وعلى النقيض من المعادن، يمتص البلاستيك واللدائن كميات متفاوتة من المواد التي تتلامس معها، وخاصة السوائل العضوية.إن الامتصاصية في PTFE منخفضة بشكل غير عادي، والتفاعل الكيميائي بين البلاستيك والمواد الأخرى أمر نادر (مع الاستثناءات القليلة المذكورة سابقًا).ومع ذلك، عندما يتم دمج الامتصاص مع تأثيرات أخرى، يمكن أن تؤثر هذه الخاصية على قابلية الخدمة لهذه الراتنجات في بيئة كيميائية معينة.على سبيل المثال، في حالة حدوث تقلبات سريعة في درجة الحرارة أو الضغط، فقد تنشأ ظروف ضارة جسديًا.إن نطاق درجة حرارة الخدمة الأوسع لراتنجات PTFE يعرضها لهذا النوع من الأضرار المادية بشكل متكرر أكثر من المواد البلاستيكية الأخرى.

على سبيل التوضيح، دعونا نفكر في اختبار "دورة البخار" الموصوف في معايير ATSM* للأنابيب المبطنة.تتعرض عينات الأنابيب المبطنة لبخار بقوة 0.8 ميجا باسكال (125 رطل لكل بوصة مربعة)، بالتناوب مع الماء البارد منخفض الضغط، مما يتسبب في تقلبات حرارية وضغط شديدة للغاية بالفعل.ويتكرر هذا لمدة 100 دورة.خلق البخار تدرجًا في الضغط ودرجة الحرارة عبر البطانة مما تسبب في امتصاص كمية صغيرة من البخار الذي يتكثف إلى ماء داخل جدار البطانة.عند إطلاق الضغط، أو عند إعادة إدخال البخار، يمكن أن يتوسع الماء المحبوس إلى بخار مما يتسبب في حدوث مسام صغيرة أصلية.يؤدي الضغط المتكرر والتدوير الحراري إلى توسيع المسام الدقيقة، مما يؤدي في النهاية إلى ظهور بثور مرئية مملوءة بالماء داخل البطانة.تشير معايير ASTM إلى أن البثور لا تؤثر سلبًا على أداء بطانة الأنابيب - حيث لا يزال سمك الحاجز الكيميائي سليمًا.

هناك تدابير تآكل تقلل من شدة ظهور تقرحات.يقلل العزل الحراري للأنبوب أو الوعاء المبطن من تدرج درجة الحرارة في البطانة، وبالتالي يمنع في كثير من الأحيان التكثيف والتوسع اللاحق للسوائل الممتصة.كما أنه يقلل من سرعة وحجم التغيرات في درجات الحرارة، وبالتالي يقلل من ظهور تقرحات.وبالتالي، من خلال تقليل الراتنج، يمكن للعزل أن يوفر إجراءً وقائيًا في كثير من الحالات.يمكن توفير حماية إضافية باستخدام إجراءات التشغيل أو الأجهزة التي تحد من معدل انخفاض ضغط العملية أو ارتفاع درجة الحرارة.

تخلل

يعد التخلل عاملًا وثيق الصلة بالامتصاص، ولكنه أيضًا وظيفة لتأثيرات فيزيائية أخرى، مثل الانتشار ودرجة الحرارة.في أكثر من 20 عامًا من الخبرة في مجال الأنابيب المبطنة بـ PTFE، كان عدد حالات الفشل المنسوبة إلى تخلل البخار المتآكل الذي يليه تآكل عضو الدعم قليلًا بشكل ملحوظ.إن سماكة البطانة التي تتراوح من 1.27 إلى 6.35 ملم اللازمة للقوة البدنية في درجات الحرارة المرتفعة تقلل من النفاذ إلى درجة أنه عادة ما يكون اعتبارًا بسيطًا.نظرًا لأن العديد من المتغيرات تؤثر على النفاذية، فمن المضلل استخدام بيانات النفاذية المختبرية التي تم الحصول عليها باستخدام أفلام بوليمر رقيقة كأساس لاختيار بطانات بوليمر فلوروبلاستيك محددة.مع استثناءات قليلة، فإن الاختلافات في النفاذية بين المواد البلاستيكية الفلورية ليس لها تأثير كبير على أداء الأنابيب والمعدات المصنعة.يتم التحكم في الأداء في المقام الأول من خلال التصميم والتصنيع ومراقبة الجودة.ومن ثم، فإن الاهتمام الرئيسي عادة ما يكون يتعلق بالامتصاص، حيث أن هذه هي الخاصية الأكثر دلالة على قابلية الخدمة لراتنجات الفلوروكربون في بيئة كيميائية معينة.

في البطانات غير المحدودة، من المهم أن يتم تهوية المسافة بين البطانة والعضو الداعم إلى الغلاف الجوي، ليس فقط للسماح بخروج كمية صغيرة من الأبخرة النافذة ولكن لمنع تمدد الهواء المحبوس من انهيار البطانة.أيضًا، تُستخدم هذه الفتحات لاختبار مراقبة الجودة للأنابيب المبطنة وكجهاز أمان للإشارة إلى التسرب في حالة تلف البطانة.غالبًا ما يُعزى انهيار البطانة إلى التخلل بينما السبب الرئيسي في الواقع هو حدوث فراغ في تيار العملية.ينشر مصنعو الأنابيب المبطنة مقاومة الفراغ عند درجات الحرارة المقدرة بأحجامها المختلفة وسمك البطانة، ولكن من الضروري في بعض الأحيان منع الفراغ المفرط من خلال ميزات التصميم وإجراءات التشغيل.