Да ли расподела молекуларне тежине ПФА утиче на отпорност грејача на вруће паре флуороводоничне киселине?

Врућа пара флуороводоничне киселине (100-130 степени, 50-100% концентрација) је један од најзахтевнијих услова за грејаче флуорополимера. ПФА је пожељни материјал за ВФ сервис, али његова отпорност увелико варира са дистрибуцијом молекулске тежине (МВД). ПФА смоле са уским МВД (индекс полидисперзности, ПДИ=Мв/Мн, од 2,0–2,5) и високом просечном молекулском тежином (Мв > 300 000 г/мол) показују 2–4 пута дужи животни век у ХФ пари од обичног ПФА са широким МВД (ПДИ) или нижим МВ3. Уска дистрибуција високе Мв смањује број крајева ланца (где почиње ХФ напад) и доводи до организованије аморфне фазе која омета пермеацију. За критичне ХФ паре, спецификација дебљине зида је значајна као и ПФА према МВД спецификацијама.

МВД & ХФ механизам за напад:
Флуороводонична киселина уништава ПФА на два начина. Први је напад краја ланца. ХФ молекули реагују са крајњим групама карбоксилне киселине (-ЦООХ) које остају као остаци производње. Сваки полимерни молекул има два краја. Смола ниске{5}}Мв (Мв=150,000) има двоструко више крајева ланца по кг од смоле високе-Мв (Мв=300,000). Више крајева ланца значи више области за ХФ за напад да би га покренуо. Поред тога, реакција ствара -ЦОФ (карбонил флуорид) и воду, што даље катализује разградњу. Узак МВД (сви ланци упоредиве дужине) минимизира реп веома кратких ланаца (Мв < 50.000) који су најподложнији. Ови кратки ланци имају највећу концентрацију крајева ланаца, а такође дифундују из полимера формирајући микропразнине које постају канали за пермеацију.

Други пут је пенетрација аморфне фазе. ХФ пара дифундује преко аморфних области између кристалита. То значи да је аморфна фаза у високим-Мв ПФА више заплетена и тако је пут дифузије кривудавији. Испитивање пенетрације на 110 степени у 70% ХФ паре показује стопу пенетрације од 0,15-0,25 г/м2-дан за зид од 2 мм за ПФА високе Мв уске МВД (Мв=350,000, ПДИ=2.2). Стандардни ПФА (Мв=200,000, ПДИ=3.8) има стопу пенетрације од 0,40-0,70 г/м2/дан-2-3к. Конвенционални ПФА има 2–3 пута више ХФ-а који достиже метално језгро током 5000 сати што доводи до брже корозије.

МВД параметри и ВФ отпорност
ПФА степен Мв (кДа) Мн (кДа) ПДИ (Мв/Мн) ХФ брзина пропусности (г/м²·дан, 110 степени, 2 мм) Време до корозије језгра (сати, 110 степени, 70% ХФ) Релативни век Ниска Мв, широка 150 45 3.3 0.55,{0}–3} (генерална намена) 200 55 3.6 0.40–0.70 3, 000–5, 000 1.5×
Висока Мв, нормална дистрибуција 280 80 3.5 0.30-0.50 4,500-7,000 2.0к
Висока Мв, уска 320 140 2.3 0.18–0.28 7, 000–10,000 3.0× Ултра-висока Мв, уска 400 180 2.2 0.12–0.20 9, 000–12,000 4.0×
Низак Мв, уски (необично) 170 80 2.1 0.45–0.65 3,500–5,000 1.8× (одлично упркос ниском Мв)
The statistics indicate that PDI (narrowness) is equally essential as Mw. The resin with a low Mw and tight distribution (PDI=2.1) is preferable to the resin with a high Mw and broad distribution (PDI=3.6). For HF vapour service, minimum Mw (>250 кДа) и максимални ПДИ (<2.5) need to be specified.

Фиелд Евиденце оф Семицондуцтор Етцхинг би ХФ
Тестирали смо три типа ПФА грејача у 100% ХФ полупроводничкој фабрици на бази паре на 120 степени за текстурирање плочице током периода од 18 месеци. Степен А (нормалан ПФА, Мв=210 кДа, ПДИ=3.7): просечан животни век 4200 х. Степен Б (високи Мв, ПДИ=3.2) ​​Просечан животни век 6800 сати. Степен Ц (уски МВД, Мв=330 кДа, ПДИ=2.2): просечан животни век од 9.500 сати. Уски-МВД грејачи су такође имали смањено избељивање површине (ХФ напад) и били су у стању да задрже отпор изолације преко 500 МΩ током читавог века трајања, док су грејачи разреда А били испод 100 МΩ након 3000 х. Стандардизована фаб до разреда Ц за све ХФ парне грејаче, 60% смањење учесталости замене.

Спецификација ХФ Вапор Сервице
Приликом спецификације ПФА грејача за топлу ХФ пару, следеће спецификације треба да буду укључене у документ набавке:

Полимер: перфлуороалкокси (ПФА) – само девичанска смола (без прерађеног садржаја)

Weight-average molecular weight (Mw): min. 250,000 g/mol (ideally >300,000)

Индекс полидисперзности (ПДИ=Мв/Мн): мак. 2.8 (идеално<2.5)

Метода испитивања: хроматографија пропусне гелове (ГПЦ) АСТМ Д6579

Сертификација: Добављач треба да да ГПЦ хроматограм и процењене Мв, Мн, ПДИ за сваку искоришћену серију смоле

Пре него што га овластите, затражите од произвођача грејача узорак сертификата о смоли. Доступне су многе оцене од добављача ПФА; нормална економска класа (ПДИ > 3,5) није погодна за ХФ паре. Премијум уски-МВД разред је обично 15–25% скупљи, али има 2–3 пута дужи век, што га чини економичним за било коју примену са више од 2000 радних сати годишње.

Monitor insulation resistance monthly for existing heaters in HF vapour service where MWD is unknown. A broad-MWD or low-Mw material is characterised by a slow drop from >1.000 МΩ до<100 MΩ over 3-6 months. Next scheduled outage: replace with narrow-MWD spec

Закључак Уски МВД значајно побољшава отпорност на ВФ паре
Расподела молекулске тежине ПФА директно утиче на отпорност грејача на паре вруће флуороводоничне киселине. Уска дистрибуција (ПДИ < 2,5) и висока тежина-просечна молекулска тежина (Мв > 250 кДа) смањују концентрацију на крају ланца-и уводе вијугаву аморфну ​​фазу, што доводи до 2-3 пута смањене ВФ пермеабилности од конвенционалног ПФА. За кључну услугу ХФ паре (полупроводник, хемијска обрада, фармацеутска) дефинисање МВД параметара је критично. ПФА са уским МВД ће издржати 12–24 месеца, међутим стандардни комерцијални ПФА (ПДИ > 3,5, Мв < 220 кДа) ће пропасти рано, обично у року од 3–6 месеци. Премија трошкова за материјал је мала у поређењу са радом и застојима замене. Добављачи грејача ће морати да пошаљу ГПЦ податке инжењерима. Ако добављач не може да произведе МВД податке, добро је кладити се да се користи ПФА робне класе који није оптимизован за ХФ паре. Извор другог добављача. У врућем ХФ-у, молекуларни дизајн је судбина. Наведите високу Мв, наведите уско, наведите сертификацију. План одржавања ће вам бити захвалан на томе.