(см. также характеристики полимера ПТФЭ и полимера ФЭП и ПФА). Механические свойства ПТФЭ низки по сравнению с другими пластиками, но его свойства остаются на полезном уровне в широком диапазоне температур от -100°F до +400°F (- от 73°С до 204°С).
Типичные свойства фторполимерных смол полимера® ПТФЭ
Температурная устойчивость
Температуры выше 77°C неблагоприятны для компонентов большинства эластомеров и пластмасс, тогда как ПТФЭ выдерживает температуры до 260°C.Даже при температуре ниже 77°C, если сочетаются кислоты, вызывающие коррозию металлов, и органические растворители, часто предпочтительны футеровки и компоненты из ПТФЭ, поскольку эластомеры и другие пластмассы часто не обладают устойчивостью к набуханию и размягчению растворителем.
Химическая инертность
Под химической инертностью мы подразумеваем, что фторуглеродные смолы из ПТФЭ могут находиться в постоянном контакте с другим веществом без каких-либо заметных химических реакций.В целом фторуглеродные смолы ПТФЭ химически инертны.Тем не менее, это утверждение, как и все обобщения, должно быть оговорено, чтобы оно было совершенно точным.Однако эта квалификация не приведет к путанице, если принять во внимание основные факты о поведении ПТФЭ-смол.
Обычное краткое описание различных данных испытаний может ввести в заблуждение, поскольку оно может объединять фундаментально разные типы «химического» поведения.Чтобы описание было ясным, необходимо различать строго химические реакции и физические действия, такие как поглощение.Описание должно позволять пользователю учитывать взаимосвязь физических и химических свойств, которые могут повлиять на конкретное применение.
Например, на смолы из ПТФЭ не повлияет погружение в царскую водку.Однако если температура и результирующее давление этого реагента станут высокими, поглощение компонентов реагента смолой также увеличится.Последующие колебания, такие как внезапная потеря давления, могут нанести физический ущерб из-за расширения паров, поглощенных смолой.Очевидно, что когда мы говорим о химических свойствах ПТФЭ, мы должны различать строго химические реакции, как мы выразились в терминах «химическая совместимость», и физические действия, такие как «поглощение» в сочетании с механическим и термическим напряжением.
При нормальных температурах использования ПТФЭ-смолы подвергаются воздействию очень малого количества химикатов, вместо того чтобы перечислить химические вещества, с которыми они совместимы, в таблице.Эти реагенты относятся к числу наиболее сильных известных окислителей и восстановителей.Элементарный натрий при тесном контакте с фторуглеродами удаляет фтор из молекулы полимера.Эта реакция широко используется в безводных растворах для травления поверхностей ПТФЭ, чтобы смолы могли быть склеены.Аналогично реагируют и другие щелочные металлы (калий, литий и др.).
В некоторых случаях при рекомендованной предельной температуре эксплуатации 260°C для ТФЭ и ПФА и 204°C для ФЭП или близкой к ней сообщалось о том, что некоторые химические вещества в высоких концентрациях реагируют с ПТФЭ.Разрушение, подобное травлению натрием, было вызвано при таких высоких температурах 80% NaOH или КОН, гидридами металлов, такими как бораны (например, B2H6), хлоридом алюминия, аммиаком (NH3), а также некоторыми аминами (R-NH2) и иминами ( R = NH).Также наблюдалось медленное окислительное воздействие 70% азотной кислоты под давлением при температуре 250°C.При приближении к таким крайним восстановительным или окислительным условиям требуются специальные испытания.
Поглощение
В отличие от металлов, пластик и эластомеры поглощают различные количества материалов, с которыми они контактируют, особенно органических жидкостей.Поглощающая способность ПТФЭ необычайно низка, а химическая реакция между пластиком и другими веществами является редкостью (за некоторыми исключениями, отмеченными ранее).Однако когда поглощение сочетается с другими эффектами, это свойство может влиять на работоспособность этих смол в конкретной химической среде.Например, если происходят быстрые колебания температуры или давления, могут возникнуть обстоятельства, причиняющие физический ущерб.Более широкий температурный диапазон эксплуатации ПТФЭ-смол подвергает их этому типу физических повреждений чаще, чем другие пластмассы.
В качестве пояснения рассмотрим испытание «парового цикла», описанное в стандартах ATSM* для труб с футеровкой.Образцы облицованных труб подвергаются воздействию пара под давлением 0,8 МПа (125 фунтов на квадратный дюйм), чередующегося с холодной водой низкого давления, что действительно вызывает очень серьезные колебания температуры и давления.Это повторяется в течение 100 циклов.Пар создавал градиент давления и температуры через облицовку, вызывая поглощение небольшого количества пара, который конденсировался в воду внутри стенки облицовки.При сбросе давления или повторном вводе пара захваченная вода может расшириться до пара, образуя первоначальные микропоры.Повторяющееся давление и термоциклирование расширяют микропоры, что в конечном итоге приводит к появлению видимых наполненных водой волдырей внутри вкладыша.В стандартах ASTM отмечается, что вздутия не оказывают негативного влияния на характеристики футеровки трубы – толщина химического барьера остается неизменной.
Существуют коррозионные меры, которые уменьшают тяжесть образования пузырей.Теплоизоляция облицованной трубы или резервуара снижает температурный градиент в облицовке, тем самым часто предотвращая конденсацию и последующее расширение поглощенных жидкостей.Это также уменьшило скорость и величину изменений температуры, тем самым сводя к минимуму образование пузырей.Таким образом, за счет уменьшения количества смолы изоляция во многих случаях может обеспечить защитную меру.Дополнительную защиту можно обеспечить за счет использования рабочих процедур или устройств, которые ограничивают скорость снижения технологического давления или повышения температуры.
Проникновение
Проникновение — это фактор, тесно связанный с абсорбцией, но он также является функцией других физических эффектов, таких как диффузия и температура.За более чем 20 лет опыта работы с трубами с футеровкой из ПТФЭ число отказов, связанных с проникновением агрессивных паров с последующей коррозией опорного элемента, было удивительно небольшим.Толщина футеровки от 1,27 до 6,35 мм, необходимая для обеспечения физической прочности при высоких температурах, снижает проницаемость до такой степени, что обычно это не имеет большого значения.Поскольку на проницаемость влияет очень много переменных, было бы ошибочно использовать лабораторные данные о проницаемости, полученные для тонких полимерных пленок, в качестве основы для выбора конкретных покрытий из фторопластового полимера.За некоторыми исключениями, различия в проницаемости фторопластов мало влияют на эксплуатационные характеристики изготовленных трубопроводов и оборудования.Производительность контролируется в первую очередь проектированием, изготовлением и контролем качества.Следовательно, основной проблемой обычно является абсорбция, поскольку это свойство наиболее показательно для работоспособности фторуглеродных смол в данной химической среде.
В неограниченных футеровках важно, чтобы пространство между футеровкой и опорным элементом вентилировалось в атмосферу не только для обеспечения выхода незначительного количества проникающих паров, но и для предотвращения расширения захваченного воздуха из-за разрушения футеровки.Кроме того, эти вентиляционные отверстия используются для проверки качества облицованной трубы и в качестве защитного устройства для обнаружения утечки в случае повреждения облицовки.Разрушение футеровки часто связывают с проникновением, хотя на самом деле основной причиной является возникновение вакуума в технологическом потоке.Производители футерованных труб указывают устойчивость к вакууму при номинальной температуре для различных размеров и толщины футеровки, но иногда необходимо предотвратить чрезмерный вакуум за счет конструктивных особенностей и методов эксплуатации.
Время публикации: 14 февраля 2019 г.