Як выбраць прыдатныя фтарыраваныя палімерныя матэрыялы? Як PTFE、PCTFE、FEP、PFA、PVDF、ETFE

Выбар правільнага фтарыраванага палімернага матэрыялу залежыць ад выканання рэальных эксплуатацыйных патрабаванняў і адпаведнасці асноўных эксплуатацыйных характарыстык матэрыялу, у той жа час прымаючы пад увагу магчымасць перапрацоўкі, кошт і стабільнасць паставак. Фтарыраваныя матэрыялы разнастайныя (PTFE, PCTFE, FEP, PFA, PVDF, ETFE і г.д.), кожны са сваімі моцнымі і слабымі бакамі; не існуе матэрыялу «ўсіх на ўсіх». Выбар павінен быць заснаваны на трохэтапным працэсе: расстаноўка прыярытэтаў умоў працы, разгляд крытэрыяў эфектыўнасці і ацэнка магчымасці выканання. Ніжэй прыведзены практычны метад выбару, а таксама параўнанне асноўных матэрыялаў і логіка прыняцця рашэнняў на аснове сцэнарыя:

AHD PTFE Круглая планка

Крок 1: Вызначце асноўныя аперацыйныя патрабаванні і расстаўце прыярытэты прадукцыйнасці

Спачатку вызначце шэсць ключавых умоў працы і расстаўце іх прыярытэты ў адпаведнасці з «Абавязкова адпавядаць > Расставіць прыярытэты > Кампраміс». Гэта з'яўляецца асновай для выбару і дазваляе пазбегнуць сляпога пераследу ўсіх аспектаў прадукцыйнасці, што можа павялічыць выдаткі:

Тэмпературны дыяпазон: доўгатэрміновая рабочая тэмпература (ядро), кароткатэрміновая пікавая тэмпература, а таксама тое, ці ёсць пераменныя высокія і нізкія тэмпературы (уплываюць на стабільнасць памераў);

Хімічныя асяроддзя: кіслоты і шчолачы ў кантакце (канцэнтрацыя/акісляльная здольнасць), растваральнікі, галагенаваныя вуглевадароды, хімічныя рэчывы высокай чысціні і г.д., а таксама тое, ці з'яўляецца гэта «высокакаразійным/звышчыстым працоўным станам»;

Механічныя патрабаванні: ці патрабуецца апорная нагрузка/ударная ўстойлівасць, ці ёсць абмежаванні халоднай плыні/паўзучасці (крытычна для ўшчыльнення/канструкцыйных кампанентаў) і патрабаванні да каэфіцыента трэння;

Функцыянальныя патрабаванні: ці неабходныя ўласцівасці бар'ера для газу/вадзянога пара, электраізаляцыі (высокая частата/высокае напружанне), антіпрігарная ўласцівасці, прапускання святла і вогнеўстойлівасці;

Тэхналогія апрацоўкі: ці патрабуецца ліццё пад ціскам/экструзія складаных дэталяў, механічная апрацоўка, зварка, ліццё пакрыццяў і патрабаванні да дакладнасці дэталяў;

Дадатковыя патрабаванні да сцэнарыяў прымянення: сертыфікацыя харчовай/медыцынскай якасці, высокая чысціня паўправаднікоў (нізкі ўзровень іёнаў металаў), устойлівасць да надвор'я, радыяцыйная ўстойлівасць і г.д.

Прыклад: Пломбы для паўправадніковых хімікатаў высокай чысціні → Прыярытэт: Нізкая газапранікальнасць > Высокая каразійная стойкасць > Нізкае асаджэнне металу > Стабільнасць памераў > Працаздольнасць;

Прыклад: Ушчыльнення для высокатэмпературных хімічных рэактараў → Прыярытэт: Доўгатэрміновая тэрмаўстойлівасць > Хімічная інертнасць > Нізкая паўзучасць > Кошт.

Пластыкавы стрыжань AHD PVDF

Крок 2. Падбярыце асноўныя фтарыраваныя матэрыялы ў адпаведнасці з інструкцыяй па праверцы асноўных характарыстык

Асноўныя межы прадукцыйнасці асноўных камерцыйных фтарыраваных палімераў маюць вырашальнае значэнне для выбару. Ніжэй прыведзены асноўныя паказчыкі прадукцыйнасці і прыдатныя абмежаванні для 6 найбольш часта выкарыстоўваюцца катэгорый матэрыялаў. Несумяшчальныя матэрыялы можна хутка ліквідаваць на падставе прыярытэту, устаноўленага на этапе 1:

Фторзмяшчальныя матэрыялы	Абрэвіятура	Працяглая працоўная тэмпература	Перавагі	Слабыя бакі	Узровень кошту (PTFE=1)
Политетрафторэтилен	ПТФЭ	-180℃~260℃	Найвышэйшая хімічная інэртнасць (устойлівы да царскай гарэлцы), нізкае трэнне, выдатная тэрмаўстойлівасць	Нізкая механічная трываласць, высокая паўзучасць, цяжкая ў апрацоўцы (патрабуецца спяканне)	1 (стандарт)
Полихлортрифторэтилен	ПХТФЭ	-240℃~175℃	Высокая трываласць, нізкая халодная цякучасць, выдатныя газанепранікальныя ўласцівасці, добрая трываласць пры нізкіх тэмпературах	ПТФЭ мае ніжні верхні мяжа тэмпературы і крыху меншую хімічную стабільнасць.	3~4
Фтарыраваны супалімер этылену і прапілену	ФЭП	-200℃~200℃	Магчыма экструзія з расплаву/ліццё пад ціскам, антіпрігарная, выдатная электраізаляцыя	Умераная механічная трываласць, крыху большы каэфіцыент паўзучасці, чым PTFE	2~2,5
Перфторалкоксивая смала	PFA	-200℃~260℃	Паддаецца апрацоўцы ў расплаве, тэрмаўстойлівасць параўнальная з ПТФЭ, добрая свариваемость, высокая чысціня	Высокі кошт, ўмераная механічная трываласць	4~5
Поливинилиденфторид	ПВДФ	-40℃~150℃	Высокая трываласць, высокая трываласць, выдатная ўстойлівасць да атмасферных уздзеянняў, фармуецца пад ціскам/з пакрыццём	Устойлівасць да нізкіх тэмператур, слабая ўстойлівасць да моцных акісляльных кіслот (напрыклад, канцэнтраванай азотнай кіслаты)	0,8~1
Супалімер этылену і тетрафторэтилена	ETFE	-40℃~155℃	Высокая ўдаратрываласць, радыяцыйная ўстойлівасць, добрая святлопранікальнасць, лёгкі вага	Ўстойлівасць да нізкіх тэмператур, ўмераная хімічная ўстойлівасць	2~3

Рулонны ліст AHD PTFE

Крок 3: Праверка выканальнасці для звужэння канчатковага выбару

Пасля праверкі прадукцыйнасці патрабуецца другая праверка тэхніка-эканамічнага абгрунтавання для астатніх 1-2 матэрыялаў-кандыдатаў, каб пазбегнуць "адпаведнасці прадукцыйнасці, але невыканальнай рэалізацыі". Засяродзьцеся на трох ключавых момантах:

Магчымасць апрацоўкі: Адпаведнасць магчымасцям апрацоўкі вашых уласных/аўтсорсінгавых пастаўшчыкоў. Напрыклад, калі няма працэсу спякання, выключыце чысты ліст PTFE; калі патрабуецца дакладнае ліццё пад ціскам, аддайце перавагу PFA/FEP перад PTFE.

Кошт і эканамічная эфектыўнасць: пазбягайце "перавышэння прадукцыйнасці". Напрыклад, PVDF Sheet дастаткова для пакаёвай тэмпературы і слабакіслотных умоў; ПТФЭ/ПХТФЭ не патрэбны. Для невялікіх партый прэцызійных дэталяў прымальныя больш высокія выдаткі (PCTFE/PFA); для вялікіх партый дэталяў агульнага прызначэння пераважней меншыя выдаткі (PTFE/PVDF).

Магчымасці паставак і фармавання: некаторыя матэрыялы высокага класа (напрыклад, ПХТФЭ высокай чысціні) маюць працяглыя цыклы паставак; даты пастаўкі неабходна пацвердзіць. Для дэталяў са складанай структурай (напрыклад, няправільныя ўшчыльненні) неабходна пацвердзіць, ці можна зварваць/перапрацоўваць матэрыял.

Пліта AHD PVDF

Крок 4: Дакладны выбар матэрыялу на аснове сцэнарыя

На аснове асноўных сцэнарыяў прамысловага прымянення мы склалі матэрыяльныя рэкамендацыі для высокачашчынных сцэнарыяў, якія ахопліваюць такія ключавыя галіны, як хімічная, паўправадніковая, аэракасмічная, электрычная, харчовая і медыцынская прамысловасць. Яны могуць быць непасрэдна супастаўленыя:

1. Сцэнарыі хімічнай абароны ад карозіі/герметызацыі

Высокотэмпературная (>200 ℃) моцная карозія (царская гарэлка/канцэнтраваная кіслата) ушчыльненне/пракладкі → PTFE (рэнтабельны) / PFA (патрабуецца складаная механічная апрацоўка);

Сярэднетэмпературная (≤175 ℃) герметызацыя пад высокім ціскам, нізкія патрабаванні да паўзучасці → PCTFE (высокая трываласць / нізкая халодная плынь);

Нармальная/сярэднетэмпературная (≤150℃) слабая кіслата/шчолач, пракладкі трубаправодаў/вентыляў вялікага аб'ёму → ПВДФ стрыжань (нізкі кошт / высокая трываласць);

Хімічная экструзія/зварка трубаправодаў → FEP (лёгкая апрацоўка) / PFA (зварка пры высокіх тэмпературах).

2. Паўправаднік/мікраэлектроніка

Хімічны транспарт высокай чысціні/герметызацыя, нізкая газапранікальнасць → PCTFE (асноўная рэкамендацыя, найлепшыя бар'ерныя ўласцівасці);

Кампаненты абсталявання для апрацоўкі пласцін, нізкае адкладанне іёнаў металаў → PFA/PTFE высокай чысціні;

Корпусы паўправадніковага абсталявання/канструкцыйныя кампаненты, радыяцыйная ўстойлівасць → ETFE (высокая ўдаратрываласць/радыяцыйная ўстойлівасць).

3. Аэракасмічнае/крыягеннае прымяненне

Вадкі азот/вадкі кісларод і іншыя звышнізкія тэмпературы (<-180 ℃) ушчыльненне/кампаненты → PCTFE (трываласць пры нізкіх тэмпературах, адсутнасць далікатнасці);

Высокатэмпературная (200-260 ℃) ізаляцыя/герметызацыя авіярухавіка → PTFE/PFA;

Аэракасмічныя лёгкія структурныя кампаненты, устойлівасць да надвор'я/радыяцыйная ўстойлівасць → ETFE.

4. Сцэнарыі электраізаляцыі

Высокачашчынныя/высокавольтныя абалонкі кабеляў, ізаляцыя з шырокім тэмпературным дыяпазонам → PTFE (аптымальныя характарыстыкі на высокіх частатах);

Экструзія дроту і кабеля, масавая вытворчасць → ФЭП (лёгка экструдуецца з расплаву, замяняе ПТФЭ);

Ізаляцыя новага энергетычнага высокавольтнага абсталявання, устойлівасць да надвор'я → PVDF/ETFE.

5. Сцэнарыі харчавання/медыцыны/штодзённага выкарыстання

Антіпрігарная пакрыццё посуду/формаў, патрабаванні да антіпрігарная → PTFE/FEP (сертыфікат харчовай якасці);

Медыцынскія інфузійныя трубкі/імпланты, устойлівасць да цялесных вадкасцей + стэрылізацыя → ПФА/стрыжань з ПТФЭ высокай чысціні;

Бар'ерныя пласты харчовай упакоўкі, устойлівасць да нізкіх тэмператур → PCTFE (выдатныя бар'ерныя ўласцівасці).

6. На адкрытым паветры/Будаўніцтва/Сцэнарыі новай энергіі

Фотаэлектрычныя падкладкі, устойлівасць да атмасферных уздзеянняў/ўстойлівасць да ультрафіялету → Пластыкавы ліст PVDF (асноўны);

Архітэктурныя мембранныя канструкцыі, святлопрапусканне/ўдаратрываласць/палегчанасць → ETFE (асноўны матэрыял для мембран з паветранай падушкі);

Клеі для літый-іённых акумулятараў/сепаратарныя пакрыцця → Полівінілідэнфтарыдны ліст (прамысловы стандарт).

Асноўныя меркаванні для выбару і пазбягання падводных камянёў

Пазбягайце сляпой пагоні за «перфтарыраванымі матэрыяламі»: перфтарыраваныя матэрыялы (ПТФЭ/ПХТФЭ/ПФА/ФЭП) забяспечваюць высокую прадукцыйнасць, але каштуюць дорага. Для неагрэсіўных/высокатэмпературных прымянення аддавайце перавагу паўфтарыраваным матэрыялам (PVDF/ETFE).

Халоднае цячэнне/паўзучасць: схаваныя падводныя камяні для ўшчыльняльнікаў: ПТФЭ дэманструе значную паўзучасць. Для ўшчыльненняў сярэдняга і высокага ціску, калі абраны PTFE, ён патрабуе мадыфікацыі з дапамогай напаўняльнікаў са шкловалакна/вугляроднага валакна, або можна выбраць непасрэдна PCTFE.

Тэхналогія апрацоўкі вызначае матэрыяльныя абмежаванні: чысты PTFE нельга фармаваць з расплаву. Для дакладнага ліцця пад ціскам дэталяў няправільнай формы выключыце чысты PTFE і абярыце PFA/FEP/PCTFE.

Мадыфікаваныя фтарыраваныя матэрыялы могуць запоўніць прабелы: калі звычайных матэрыялаў недастаткова, разгледзьце мадыфікаваныя версіі (напрыклад, напоўнены шкловалакном PTFE (для павышэння трываласці), антыстатычны PTFE і зносаўстойлівы PCTFE). Мадыфікацыя дазваляе адаптавацца да больш шырокаму спектру прымянення.