Како растварачи на бази био{0}}а утичу на избор материјала за заптивке измењивача флуорополимера?

Размењивачи топлоте који раде са зеленијим растварачима-изведеним из биологије морају да се мењају заједно са хемијском индустријом. Док показује нешто другачију интеракцију са еластомерним заптивачима који заптују измењивач флуорополимера, замена за толуен, тетрахидрофуран или дихлорометан може да обезбеди упоредиве перформансе процеса. Чак и мале промене у афинитету према растварачу могу да утичу на тврдоћу заптивача, отицање и дуготрајну{3}}силу заптивања.

Провера да ли су традиционално поуздани материјали за заптивање и даље компатибилни са најновијом генерацијом обновљивих растварача је нови инжењерски изазов који је донео прелазак на одрживу хемију.

Повећана важност избора заптивача флуорополимерног измењивача компатибилних са биолошким растварачима одражава ширу тежњу индустрије ка ниској -токсичности и процесним хемикалијама добијеним из биологије{1}}.

Зашто се растварачи на бази био{0}} понашају другачије
Многи савремени одрживи растварачи су направљени да функционишу слично традиционалним петрохемијским растварачима док имају мање штетног утицаја на животну средину или су отровни.

Примери се састоје од:

2-МеТХФ, или метилтетрахидрофуран

Циклопентил метил етар (ЦПМЕ)

Лактат етил

Карбонатни диметил

Естри добијени из биомасе

Растварачи на бази терпена

Упркос чињеници да се ови материјали могу директно заменити у тренутним процесима, њихове молекуларне структуре се често разликују од оних растварача које замењују.

На компатибилност заптивки утичу бројна хемијска својства:

Поларитет молекула

Хемија функционалних група

Дифузија растварача

Молекуларне димензије

Понашање водоничних веза

Ове варијације могу утицати на продирање растварача или интеракцију са еластомерним заптивним материјалима.

Будући да је хемикалија, зелени растварач и даље мора бити доследно садржан у измењивачу.

Разлози зашто су заптивке опасније од ПТФЕ-а
Главне влажне површине флуорополимерних измењивача топлоте су често направљене од ПТФЕ или сличних флуорополимера. Генерално, ПТФЕ је још увек отпоран на скоро све органске раствараче и јаке хемикалије.

Системи заптивача су, међутим, сложенији.

Многи склопови заптивки измењивача комбинују различите материјале, као што су:

Заптивке за ПТФЕ коверте

Витон језгра

Еластомери од ЕПДМ

Силиконске подлоге

ПТФЕ испуне које се експандирају

ПТФЕ спољашњи слој може да обезбеди хемијску заштиту, али унутрашње еластомерно језгро и даље контролише компресибилност и отпорност на заптивање.

Временом, еластомер испод може да набубри, омекша, скупи се или стврдне ако молекули растварача продиру кроз ситне недостатке, шавове или изложене површине.

Утицај бубрења растварача на перформансе заптивача
Када молекули растварача продиру у структуру еластомера и физички прошире материјал, долази до бубрења заптивке.

Умерено отицање може у почетку да побољша силу заптивања, али прекомерна апсорпција често ствара велике дугорочне-тешкоће.

Потенцијални утицаји укључују:

Губитак чврстоће компресије

Омекшавање језгра заптивке

Деформација која је трајна

Екструзија{0}}индукована притиском

смањено задржавање оптерећења вијака

Заптивање цури током термичког циклуса

Супротно томе, неки растварачи могу извући пластификаторе или адитиве из еластомера, узрокујући скупљање и крхкост уместо бубрења.

Било која околност може оштетити интегритет заптивања.

Потешкоће са витоном и ЕПДМ-ом у растварачима на бази био{0}}а
Због велике хемијске отпорности на угљоводонике и хлорисане раствараче, флуороеластомери попут Витона су се често користили у традиционалним услугама растварача.

Без обзира на то, неки новији растварачи добијени из био-а имају естарску хемију или функционалне групе са кисеоником које ступају у интеракцију са еластомерним мрежама на необичне начине.

Варијабилност у перформансама Витона
Историјски гледано, ПТФЕ заптивке омотача са Витон језгром су показале добре перформансе у различитим системима растварача. Међутим, неки растварачи на бази био{1}} могу омекшати Витон компоненту снажније него што се очекивало, посебно када се повећа поларитет или садржај естра.

Ово понашање може довести до:

Смањена чврстоћа

Сет за компресију

оток

Нестабилност заптивке под оптерећењем

Разлике у ЕПДМ компатибилности
ЕПДМ може негативно да реагује са неким органским растварачима, али обично добро функционише у поларним течностима и системима на бази воде{0}}.

Како се одржива хемија растварача шири, претпоставке о компатибилности засноване на конвенционалним петрохемијским растварачима постају мање поуздане.

Тестирање компатибилности са АСТМ Д471
АСТМ Д471 је стандардна лабораторијска процедура за процену компатибилности гуме и еластомера.

Овај метод испитивања анализира како се материјал мења након контролисаног потапања у хемијски флуид.

Типични критеријуми евалуације укључују:

Волуме свелл

Промена тврдоће

Варијација затезне чврстоће

Промена тежине

Деградација изгледа

Ако материјал заптивке набубри или превише омекша у новом окружењу растварача, то се може одмах утврдити коришћењем једноставног теста урањања.

АСТМ Д471 тестирање се све више спроводи за материјале који су деценијама показивали историју употребе са старијим растварачима јер су многи одрживи растварачи релативно нови у индустријској преради.

Разматрања о пермеацији ПТФЕ
До продирања ипак може доћи у неким околностима, иако се сматра да је ПТФЕ хемијски инертан за практично све органске раствараче.

Нарочито при високим температурама или продуженом времену излагања, мали молекули растварача могу споро дифундовати кроз структуре флуорополимера.

Сам ПТФЕ није увек оштећен продирањем, иако може дозволити интеракцију растварача са:

Језгра заптивки изнутра

слојеви арматуре

Секундарни материјали за заптивање

Стога, чак и када ПТФЕ површине изгледају хемијски непропусне, пуна компатибилност склопа заптивки је и даље кључна.

Потреба за променом база података о компатибилности
Вишедеценијско искуство са традиционалним петрохемијским растварачима довело је до развоја бројних објављених табела хемијске компатибилности.

Одржива хемија растварача сада расте брже од неких тренутних референтних база података.

Породицама нових растварача често недостају:

Подаци о-дуготрајном старењу

Студије о прожимању

Записи о компатибилности{0}при високим температурама

Резултати мешовитог-излагања растварачу

Валидација термичког циклуса

То значи да уместо да зависе само од претходних претпоставки, произвођачи размењивача и крајњи корисници сада имају додатну потребу да потврде компатибилност кроз експериментисање.

Током сертификације процеса и спецификације опреме, сертификована документација о компатибилности постаје све важнија.

Трендови у избору материјала за измењивач флуорополимера
Индустријски одговор на развој хемије растварача већ утиче на планове материјала за заптивке.

Појављује се неколико тенденција:

Повећана употреба потпуно инкапсулираних заптивки
Агресивнији системи растварача изазивају интересовање за потпуно инкапсулиране ПТФЕ заптивке које смањују изложеност еластомера.

Повећана валидација у лабораторији
Уместо коришћења једнокомпонентних{0}}референтних растварача за испитивање хемијске компатибилности, све више се користе праве мешавине процеса.

Прилагођене мешавине еластомера
Добављачи заптивки стварају модификоване флуороеластомерне и ЕПДМ једињења дизајнирана за отпорност на обновљиве раствараче.

Јачи захтеви за квалификацију добављача
Крајњи корисници све више траже:

АСТМ Д471 подаци

Дугорочне-истраживања уроњења

Валидација термичког старења

Резултати испитивања пермеације

Фокус се помера са генеричких претпоставки о компатибилности ка валидацији{0}}специфичне апликације.

Шири утицај на дизајн процесне опреме
Дебата о избору заптивача измењивача флуорополимера за компатибилност са растварачима на био-одсликава шири помак који се дешава у индустрији хемијске прераде.

Материјали опреме се увек морају мењати како одржива хемија напредује до:

Карактеристике поларитета нових растварача

Модификовање понашања екстракције

Различите карактеристике прожимања

Нови захтеви за термичку стабилност

Чак и мале измене у хемији процеса могу изазвати неочекиване интеракције са заптивкама, премазима, цревима и компонентама измењивача.

Флуорополимер размењивачи нису једини системи који се суочавају са овом тешкоћом, али често функционишу у тешким условима где чак и мањи недостаци заптивања могу бити фатални.

У закључку
Прелазак на раствараче на бази био- означава велико достигнуће у одрживој хемијској преради, али такође доноси нове проблеме компатибилности материјала за заптивке измењивача топлоте од флуорополимера. Иако је сам ПТФЕ у великој мери отпоран на већину органских растварача, еластомерна језгра заптивки као што су Витон и ЕПДМ могу различито реаговати на обновљиве раствараче са променом поларитета и молекуларне структуре.

АСТМ Д471 тестирање урањањем постаје све важније за потврђивање перформанси заптивача са тренутним одрживим растварачима, посебно пошто базе података о компатибилности настављају да сустижу све већи спектар алтернатива зелене хемије.

Поуздане перформансе заптивања сада зависе од повећане пажње на валидацију материјала, понашање пропусности и дуготрајну{0}}интеракцију са растварачем.

Свака промена у хемији процеса у хемијској преради на крају захтева пажљиву реверификацију предмета који би требало да је садрже.