Hogyan teszik lehetővé a vezetőképes PTFE kompozitok az an{0}}sztatikus fűtőburkolatokat?

A tiszta PTFE az egyik legjobb elektromos szigetelő, amelyet ipari berendezésekben használnak, és ez a minősége általában rendkívül értékessé teszi a merülő fűtési alkalmazásokban. De a nagy ellenállású, illékony szerves oldószereket tartalmazó tartályok belsejében ugyanez a szigetelő tulajdonság rejtett veszélyt jelenthet. Amint a folyadék a PTFE sima felületén mozog, statikus elektromosság keletkezhet, hasonlóan ahhoz, ahogy a Van de Graaff generátor súrlódás és mozgás révén töltődik fel. Az elektrosztatikus kisülés nem megfelelő körülmények között az oldószergőzök meggyulladását okozhatja. A vezetőképes PTFE kompozitok új osztálya ad választ. Gondosan ellenőrzött mennyiségű elektromos vezetőképességet vezetnek be a fűtőburkolatba. Ez lehetővé teszi a statikus töltések biztonságos eloszlását, mielőtt károssá válnának.

Egy kis szén a PTFE-nek békés, statikus{0}}eloszlató személyiséggé válik, és az elektromosan elszigetelt felületet olyanná alakítja, amely lassan elszívja az összegyűjtött töltést.

Oldószeres rendszerek fűtésekor a statikus elektromosság veszélyes lehet
Sok ipari oldószernek nagyon alacsony az elektromos vezetőképessége.

Példák:

hexán

Toluol

Körmök, aceton

Izopropil-alkohol

Etilalkohol

Keton alapú keverékek

Mivel ezek a folyadékok nagy sebességgel áramlanak egy szabványos PTFE fűtőberendezésen, a folyadék és a jól szigetelő bevonat közötti súrlódás elektrosztatikus töltésleválást okozhat.

A töltés felhalmozódása több működési körülmény esetén fokozható:

Nagy folyadéksebesség

Szivattyú keringtetés

Izgatottság vagy fröccsenés

Takarás száraz gázzal

Alacsony relatív páratartalom

Nem vezető tartályanyagok

Ha a töltést nem lehet megfelelően kisütni, a feszültségpotenciál végül meghaladhatja a környező légkör dielektromos áttörési szilárdságát.

Ennek következménye elektrosztatikus szikra lehet, amely meggyújthatja a gyúlékony gőzöket.

A vezetőképes PTFE kompozitok ötlete
A felmerülő megoldás maga a PTFE gyanta cseréje.

A tiszta PTFE helyett a gyártók kis mennyiségű vezetőképes töltőanyagot szórnak el a fluorpolimer mátrixban.

A tipikus vezető adalékok a következők:

Koromfeketék

Szén nanocsövek

Grafit részecskék

Vezetőképes szénszálak

Még mindig elég alacsony koncentrációjú, hogy az anyag még mindig nagyon hasonlít a PTFE-hez a korrózióállóság és a folyamatkompatibilitás tekintetében.

De az elektromos tulajdonságok drasztikusan változnak.

Ez a kutatás az alapja a vezetőképes PTFE kompozit antisztatikus fűtőköpeny koncepciójának, amely jelenleg is figyelmet szentel a vegyipari feldolgozóiparban.

Hogyan módosítják a vezetőképes töltőanyagok az elektromos tulajdonságokat
A tiszta PTFE általában rendkívül nagy térfogati ellenállással rendelkezik, körülbelül:

10^18 ohm-cm.

Ezért nagyon jó szigetelő.

Amikor vezetőképes töltőanyag részecskéket diszpergálnak a gyantában, kis vezető utak képződnek a szomszédos részecskék között.

Ez csökkentheti a kompozit anyag ellenállását a következő sorrendben:

10^3-10^6 ohm cm

Ez a vezetőképesség nem magas a fémekhez képest, de elég magas ahhoz, hogy lehetővé tegye a felhalmozódott -statikus töltés lassú disszipációját.

Fontos, hogy az anyag nem válik elektromosan vezető anyaggá, hogy a fűtőberendezés működési feszültségének normál feszültségein rövidzárlatként működjön.

Ehelyett a kompozit egy közbenső elektromos állapotban van, amelyet antisztatikusnak vagy statikus disszipatívnak neveznek.

Hogyan működik az an{0}}statikus anyag
Az antisztatikus anyagokat gyakran a következő felületi ellenállás jellemzi:

10^5 és 10^12 ohm/négyzet

Ebben a tartományban a töltés felhalmozódását az elektromos biztonság és a szigetelési teljesítmény szabályozza.

Ez a szabályozott vezetőképesség lehetővé teszi, hogy a fűtőburkolat:

Akadályozza meg a helyi díj felhalmozódását-

Csökkentse az elektrosztatikus kisülés kockázatát

A felszíni töltések fokozatos eloszlása

Növelje a biztonságot az oldószerrel{0}}töltött területeken

Nem áramellátásra szolgál, hanem arra, hogy megakadályozza a káros elektrosztatikus potenciál felhalmozódását-.

A töltőanyag egyenletes eloszlásának fontossága
Az anyaggyártás egyik fő kérdése a vezetőképes töltőanyag egyenletes eloszlása ​​a PTFE mátrixban.

A gyenge diszperzió a következőket eredményezi:

Lokalizált szigetelő régiók

An-antisztatikus különbség

Gyenge elektromos utak a disszipációhoz

Mechanikai hibák

Felületi tökéletlenségek

A töltőanyagot egyenletesen kell elosztani, hogy a teljes fűtőköpeny egyenletesen működjön a teljes felületen.

Így a gyártás során a fejlett kompaundálási és extrudálási eljárások elengedhetetlenek.

Oldószer{0}}alapú ipari alkalmazások
A vezetőképes PTFE kompozit antisztatikus fűtőburkolat koncepciója különösen hasznos az illékony szerves oldószereket szabályozott fűtési körülmények között feldolgozó vállalkozásoknál.

Tipikus alkalmazások a következők:

Gyógyszergyártás

finom vegyszerek gyártása

Félvezető gyártás

Oldószer-visszanyerő rendszerek

Bevonási műveletek

Speciális extrakciós eljárások

Az elektrosztatikus gyulladás veszélye ilyen helyzetekben komoly folyamatbiztonsági problémának számít.

Az antisztatikus fűtőburkolat a teljes robbanásmegelőzési stratégia egyik összetevője, amely a következőket foglalhatja magában:

Takarás nitrogénben

Földelő és kötőrendszerek

Műszerek Gyújtós biztonság

Robbanásbiztos elektromos készülékek-

Egyensúly a vezetőképesség és a dielektromos szilárdság között
A vezetőképesség bevezetése a PTFE-be mindig az eredeti elektromos tulajdonságai egy részének módosítását eredményezi.

A dielektromos szilárdság csökkentése
A tiszta PTFE dielektromos szilárdsága rendkívül magas.

A vezetőképes töltőanyag hozzáadása csökkentheti:

Feszültségletörési képesség

Szigetelési ráhagyás, elektromos

Felületi szigetelési ellenállás (

Ezért az üzemi szigetelési teljesítményt gondos kialakítással kell biztosítani.

Hatások a vegyszerállósági potenciálra
A vezetőképes adalékok kisebb hatással lehetnek a következőkre:

Kémiai áteresztőképességgel szembeni ellenállás

Hosszú távú-korrózióállóság

Mechanikai hajlékonyság

Simább felső

A hatások általában csekélyek, de kulcsfontosságú szempontok a kemény vegyi környezetek kialakításánál.

Termikus és mechanikai vonatkozások
A vezetőképes töltőanyagok befolyásolhatják a burkolat anyagának termikus és mechanikai tulajdonságait.

A lehetséges változások a következők:

Megváltozott hőtágulási jellemzők

Több merevség.

A kopásállóság megváltozott

A hővezető képesség változása

Különös érdeklődés mutatkozik a szén nanocsöveken alapuló rendszerek iránt, mivel ezek képesek antisztatikus viselkedést biztosítani alacsonyabb töltőanyag-terhelés mellett, mint a tipikus koromkészítmények.

Az alacsonyabb terhelési szint segít megőrizni a PTFE eredeti fizikai tulajdonságait.

Anyagfejlesztési trendek a jövőben
A vezetőképes fluorpolimer rendszerek kutatása jelentősen növekszik.

A fejlesztés alatt álló területek a következők:

Nano{0}}tervezésű vezetőképes hálózatok

Hibrid (vezetőképes tömések)

Antisztatikus felületek ön-öngyógyulással

Jobb diszperziós kémia

Fokozott vegyszerállóság Megtartás

A jövőbeli anyagok a következők jobb keverékét kínálhatják:

Statikus kisülés

Mechanikai ellenállás

Korrózióval szembeni ellenállás

Elektromos szigetelési tulajdonságok (

A cél olyan fűtőburkolatok tervezése, amelyeket kifejezetten robbanásveszélyes oldószeres helyzetekre terveztek, miközben megőrzik a fluorpolimerek rejlő előnyeit.

Következtetések
A vezetőképes PTFE kompozitok jellegzetes, egyre fontosabb áttörést jelentenek az ipari merülő fűtési technológia területén. Azáltal, hogy pontosan szabályozott mennyiségű vezető szenet tartalmaznak a PTFE-mátrixban, ezek az anyagok képesek biztonságosan kisütni a statikus elektromosságot, és továbbra is megőrzik a PTFE kiemelkedő vegyszerállóságának és folyamatkompatibilitásának nagy részét.

A vezetőképes PTFE kompozit antisztatikus fűtőköpeny technológiája egy feltörekvő terület, ahol nem a hagyományos értelemben vett elektromos vezetés, hanem a szabályozott elektrosztatikus töltéskezelés a fő cél. Ez különösen hasznos lehet az oldószeres feldolgozást alkalmazó szektorokban, ahol egyetlen statikus kisülés komoly robbanásveszélyt okozhat.

A vezetőképes töltőanyagok behelyezése némileg ronthatja a dielektrikum tökéletességét, de a megnövekedett elektrosztatikus biztonság előnyeit gyakran ésszerű kompromisszumnak tekintik{0}}. Veszélyes folyamatkörnyezetben nem csak azok a legbiztonságosabb anyagok, amelyek megtagadják a kémiai reakciót. Ők azok is, akik nem hajlandók elektromos haragot táplálni.