Зашто би ПФА грејач са дебљим зидом могао да покаже већу пермеацију ацетонске паре него тањи зид на 60 степени?

Изненађујуће запажање-дебљи ПФА зид (2,5 мм) омогућава већу пермеацију паре ацетона него тањи зид (1,5 мм) на 60 степени -се јавља када је већи зид екструдиран уз брже хлађење (гашење водом), узрокујући већи преостали напон и више аморфне слободне запремине. Ацетон је растварач за бубрење за ПФА (параметар растворљивости $\\делта \\приближно 19,7$ МПа$^{1/2}$ близу аморфне фазе ПФА). Пластификује полимер и повећава покретљивост ланца. У дебелом зиду са високим резидуалним напрезањем, аморфни регион је продужен и отворенији, чиме се пружа мањи отпор дифузији. Тањи зид може имати ниже заостало напрезање и више кристалности (ако се споро хлади, жари) и заправо смањује пенетрацију. У том смислу, дебљина зида сама по себи није критеријум за брзину пенетрације, историја обраде и кристалност су подједнако битни. Споро хлађени зид од 2,5 мм (кристалност 55-60%) може имати упола мању пропустљивост од угашеног зида од 1,5 мм (кристалитет 40-45%) за паре ацетона.

Преостала деформација и кристалност: њихов утицај
Пермеација је регулисана П=Д × С, где је Д дифузивност, а С растворљивост. Ацетон набубри ПФА, повећање Д и С Преостала затезна напетост (од брзог хлађења) отвара аморфне области, даље повећавајући Д. Већа кристалност смањује аморфну ​​запремину, стога се смањује и Д и С. Угашени дебели зид има високо заостало напрезање (5-10 МПа) и ниску кристалност (40-45%). Жарени танак зид има низак резидуални напон (1-2 МПа) и високу кристалност (55-60%). Потоњи могу бити тањи и имају 2-5 пута мању пропустљивост.

Поређење пермеације – пара ацетона 60 степени, 1 бар
Дебљина зида, мм Метода хлађења Кристалност, % брзина пропусности (г/м²·дан) Преостали напон (МПа)(г·мм/м²·дан), нормализовано по дебљини
1.5 Гашење водом 42 6–8 25–35 38–53 1.5 Споро хлађење ваздухом 48 3–4 15–22 23–33 1.5 жарено (200 степени) 58 1–2 8–12 12–{{13} 40 7–9 30–40 60–80 2.0 жарено 56 1–2 10–15 20–30
Гашење водом 2.5 38 8-10 40-55 100-138 Хлађење на ваздуху 2.5 45 5-6 25-35 63-88 жарено 2.5 60 1-2 12-18 30-45
Каљени зид од 2,5 мм (40-55 г/м²·дан) је 5к већи од пропустљивости од 1,5 мм жареног зида (8-12 г/м²·дан) – дебљи, али пропуснији. Нормализована брзина (пермеација × дебљина) је стварна пермеабилност материјала: каљени ПФА 100–138 г·мм/м²·дан, жарени ПФА 12–45 г·мм/м²·дан. Жарење смањује пропустљивост за 3-5×.

Зашто се ацетон разликује од пермеаната који-не бубре
За гасове који не бубре (Н₂, О₂, ЦО₂) пропустљивост је пропорционална 1/дебљини. Што је дебљи, то је мања пропусност. За раствараче који бубре (ацетон, МЕК, етил ацетат, толуен) пенетрација се одвија пластификацијом полимера. Коефицијент дифузије није константа. У дебелом, високо напрегнутом зиду ацетон изазива више едема, због чега се Д повећава. Ово је ауто{7}}катализатор. У жареном зиду са ниским-напоном, аморфна фаза се задржава у областима кристала, а ПФА се одупире бубрењу.

Практичне импликације за избор грејача
За сервис паре ацетона (или било који растварач за бубрење):

Немојте претпостављати да је дебљи бољи - увек тражите статистику пропусности за одређени растварач на радној температури.

Користите жарени ПФА (200 степени жарење после-екструзије, 4-8 сати). Ово смањује пропустљивост за фактор 2-5, независно од дебљине.

Измерити заостало напрезање са кривином прорезног прстена. Прихватите само грејаче са Р_кривом > 300 мм (σ_рес < 2 МПа).

Нижа температура: Пропустљивост ацетона се преполови за сваких 10 степени.

Пример поља
Пара ацетона је загрејана на 60 степени у фармацеутском реактору коришћењем 2,5 мм ПФА грејача (вода-угашена, као-екструдирана). Пермеација је била 45 г/м²·дан и метално језгро је брзо кородирало (напад ацетона/Х2О/пероксида). Грејалице су трајале 6 месеци. Постројење је измењено на 1,5 мм жарени ПФА грејач (200 степени /4 сата споро{12}}хлађени жарени). Пермеација је смањена на 10 г/м²·дан. Век трајања грејача 3+ година. Тањи, добро обрађени грејач био је бољи од дебљег, лоше обрађеног.

Инспекција оштећења од отока
За грејач у сервису ацетона потражите:

Пластификација (лепљивост на површини)

Оток (повећање пречника од 1-2%)

Цразинг, 10× маг
Ако постоји грејач, дебљина зида не утиче на његову деградацију.

Закључак: Дебљина доминира обрадом за раствараче који бубре
За пару ацетона на 60 степени, ПФА грејач са дебљим зидовима (2,5 мм) може да покаже већу пропусност него онај са тањим зидовима (1,5 мм) ако је дебљи зид произведен брзим хлађењем (угашен водом, високо заостало напрезање, лоша кристалност). Заостали затезни напон повећава утицај ацетона на бубрење и пластификацију на ПФА. Споро хлађење и жарење смањују пропусност за 3-5 пута, тако да је добро обрађен зид од 1,5 мм бољи од лоше обрађеног зида од 2,5 мм. За раствараче за бубрење користите ПФА са ниским заосталим напоном и специфицирајте жарење. Дебљина није главна ствар. Процес је најважнији. Жарите ПФА, измерите напон и верујте подацима, а не дебљини. Дебели напрегнути зид је сунђер. Баријера је танак жарени зид Изаберите баријеру.