Kā vadošie PTFE kompozītmateriāli nodrošina anti{0}}statisku sildītāja apvalku?

Pure PTFE ir viens no labākajiem elektriskajiem izolatoriem, ko izmanto rūpnieciskajās iekārtās, un šī kvalitāte parasti padara to ārkārtīgi vērtīgu iegremdējamās apkures lietojumos. Taču tvertnēs, kas satur ļoti izturīgus, gaistošus organiskos šķīdinātājus, tā pati izolācijas īpašība var būt slēpta bīstamība. Šķidrumam pārvietojoties pa gludo PTFE virsmu, var uzkrāties statiskā elektrība, līdzīgi kā Van de Graaff ģenerators uzlādē berzi un kustību. Elektrostatiskā izlāde nepiemērotos apstākļos var izraisīt šķīdinātāja tvaiku aizdegšanos. Jauna vadošo PTFE kompozītmateriālu klase sniedz atbildi. Tie ievieš sildītāja apvalkā rūpīgi kontrolētu elektriskās vadītspējas daudzumu. Tas ļauj statiskajiem lādiņiem droši izkliedēt, pirms tie kļūst kaitīgi.

Nedaudz oglekļa nodrošina PTFE mierīgu, statisku{0}}kliedējošu personību, pārvēršot elektriski izolētu virsmu par tādu, kas var lēnām iztukšot savākto lādiņu.

Sildot šķīdinātāju sistēmas, statiskā elektrība var būt bīstama
Daudziem rūpnieciskiem šķīdinātājiem ir ļoti zema elektriskā vadītspēja.

Piemēri:

Heksāns

Toluols

Nagi, acetons

Izopropilspirts

Etilspirts

Maisījumi uz ketonu bāzes

Tā kā šie šķidrumi plūst lielā ātrumā pa standarta PTFE sildītāju, berze starp šķidrumu un augsti izolējošo pārklājumu var izraisīt elektrostatiskā lādiņa atdalīšanos.

Uzlādes uzkrāšanos var uzlabot vairākos darbības apstākļos:

Augsts šķidruma ātrums

Sūkņa cirkulācija

Satraukums vai šļakatas

Segšana ar sausu gāzi

Zems relatīvais mitrums

Nevadoši tvertnes materiāli

Ja lādiņu nevar pareizi izlādēt, sprieguma potenciāls beidzot var pārsniegt apkārtējās atmosfēras dielektrisko sabrukšanas spēku.

Sekas var būt elektrostatiska dzirkstele, kas var aizdedzināt uzliesmojošus tvaikus.

Vadošu PTFE kompozītmateriālu ideja
Jaunais risinājums ir pašu PTFE sveķu nomaiņa.

Tīra PTFE vietā ražotāji visā fluorpolimēra matricā izklāj nelielu daudzumu vadoša pildvielas.

Tipiskas vadošās piedevas ir:

Oglekļa melni

Oglekļa nanocaurules

Grafīta daļiņas

Vadītspējīgas oglekļa šķiedras

Joprojām pietiekami zema koncentrācija, lai materiāls joprojām būtu ļoti līdzīgs PTFE korozijas izturības un procesa saderības ziņā.

Bet elektriskās īpašības krasi atšķiras.

Šis pētījums ir vadošā PTFE kompozītmateriāla antistatiskā sildītāja apvalka koncepcijas pamatā, kam pašlaik tiek pievērsta uzmanība ķīmiskās apstrādes nozarēs.

Kā vadošās pildvielas maina elektriskās īpašības
Tīram PTFE parasti ir ārkārtīgi liela tilpuma pretestība, kas ir aptuveni:

10^18 omi-cm.

Tāpēc tas ir ļoti labs izolators.

Kad vadošās pildvielas daļiņas tiek izkliedētas sveķos, starp blakus esošajām daļiņām veidojas nelieli vadoši ceļi.

Tas var samazināt kompozītmateriāla pretestību šādā secībā:

10^3 līdz 10^6 omi cm

Šī vadītspēja nav augsta salīdzinājumā ar metāliem, taču ir pietiekami augsta, lai ļautu lēni izkliedēt uzkrāto{0}}statisko lādiņu.

Svarīgi ir tas, ka materiāls nekļūst par elektriski vadošu materiālu, lai darbotos kā īssavienojums pie normāla sildītāja darba sprieguma.

Tā vietā kompozīts atrodas vidējā elektriskā stāvoklī, ko parasti dēvē par anti-statisko vai statisko izkliedētāju.

Kā darbojas anti{0}}statiskais materiāls
Antistatiskos materiālus bieži raksturo virsmas pretestība starp:

10^5 un 10^12 omi uz kvadrātu

Uzlādes uzkrāšanos šajā diapazonā regulē elektriskā drošība un izolācijas veiktspēja.

Šī regulētā vadītspēja ļauj sildītāja apvalkam:

Novērsiet vietējās maksas uzkrāšanos{0}}

Samaziniet elektrostatiskās izlādes risku

Virsmas lādiņu pakāpeniska izkliedēšana

Uzlabojiet drošību vietās, kur ir{0}}piepildīti šķīdinātāji

Tas nav paredzēts strāvas padevei, bet gan, lai novērstu -kaitīga elektrostatiskā potenciāla veidošanos.

Pildvielas vienmērīgas sadales nozīme
Viens no galvenajiem jautājumiem materiālu inženierijā ir vadošās pildvielas vienmērīga izkliede visā PTFE matricā.

Slikta izkliede rada:

Lokalizēti izolācijas reģioni

Antistatiskā atšķirība

Vāji elektriskie ceļi izkliedēšanai

Mehāniskie defekti

Virsmas nepilnības

Ir nepieciešams vienmērīgi sadalīt špakteli, lai viss apkures apvalks darbotos vienmērīgi visā virsmas laukumā.

Tādējādi visā ražošanas procesā ir nepieciešamas uzlabotas savienošanas un ekstrūzijas procedūras.

Uz šķīdinātāju{0}} balstīti rūpnieciski lietojumi
Vadošā PTFE kompozīta antistatiskā sildītāja apvalka koncepcija ir īpaši noderīga uzņēmumos, kas apstrādā gaistošus organiskos šķīdinātājus kontrolētos karsēšanas apstākļos.

Tipiski lietojumi ir:

Farmaceitisko preparātu ražošana

smalko ķīmisko vielu ražošana

Pusvadītāju ražošana

Šķīdinātāju reģenerācijas sistēmas

Pārklāšanas operācijas

Speciālie ekstrakcijas procesi

Elektrostatiskās aizdegšanās briesmas tiek uzskatītas par nopietnu procesa drošības problēmu šādās situācijās.

Antistatiskais sildītāja apvalks ir viena no kopējās sprādzienbīstamības novēršanas stratēģijas sastāvdaļām, kas var ietvert:

Pārklājums azotē

Zemējuma un savienošanas sistēmas

Instrumenti Iekšējā drošība

Elektriskās iekārtas, sprādziendrošas{0}}ierīces

Līdzsvars starp vadītspēju un dielektrisko izturību
Ieviešot PTFE vadītspēju, vienmēr tiek mainīta tā sākotnējo elektrisko īpašību daļa.

Dielektriskās stiprības samazināšana
Tīra PTFE dielektriskā izturība ir ārkārtīgi augsta.

Vadošas pildvielas pievienošana var samazināt:

Sprieguma sadalīšanas iespēja

Izolācijas robeža, elektriskā

Virsmas izolācijas pretestība (

Tāpēc ekspluatācijas izolācijas veiktspēja ir jāuztur droši, rūpīgi formulējot.

Ietekme uz ķīmiskās izturības potenciālu
Vadītspējīgām piedevām var būt arī neliela ietekme uz:

Izturība pret ķīmisko caurlaidību

Ilgtermiņa{0}}korozijas izturība

Mehāniskā lokanība

Gludāks tops

Ietekme parasti ir neliela, taču tie ir būtiski apsvērumi, veidojot skarbu ķīmisko vidi.

Termiskie un mehāniskie aspekti
Vadošās pildvielas var ietekmēt apvalka materiāla termiskās un mehāniskās īpašības.

Iespējamās izmaiņas ietver:

Mainīti termiskās izplešanās raksturlielumi

Vairāk stingrības.

Mainīta nodilumizturība

Siltumvadītspējas izmaiņas

Īpaša interese tiek izrādīta par sistēmām, kuru pamatā ir oglekļa nanocaurules, jo tām ir potenciāls nodrošināt anti-statisku izturēšanos pie mazākas pildvielas daudzuma nekā parastie ogļu preparāti.

Zemāks slodzes līmenis palīdz vairāk saglabāt PTFE sākotnējās fiziskās īpašības.

Materiālu attīstības tendences nākotnē
Ievērojami pieaug pētījumi par vadošām fluorpolimēru sistēmām.

Tiek izstrādātas šādas attīstības jomas:

Nanoinženierijas{0}}vadoši tīkli

Hibrīds (vadoši pildījumi)

Anti-statiskas virsmas ar pašdziedinošu-veidu

Labāka dispersijas ķīmija

Uzlabota ķīmiskā izturība Saglabāt

Nākotnes materiāli var piedāvāt labākus maisījumus no:

Statiskā izlāde

Mehāniskā pretestība

Izturība pret koroziju

Elektriskās izolācijas īpašības (

Mērķis ir izstrādāt sildītāju apvalkus, kas ir īpaši izstrādāti sprādzienbīstamām šķīdinātāju situācijām, vienlaikus saglabājot fluorpolimēru raksturīgās priekšrocības.

Secinājumi
Vadītspējīgi PTFE kompozītmateriāli ir īpašs, arvien svarīgāks sasniegums rūpnieciskās iegremdējamās apkures tehnoloģijas disciplīnā. Iekļaujot PTFE matricā precīzi kontrolētu daudzumu vadoša oglekļa, šie materiāli iegūst spēju droši izlādēt statisko elektrību un joprojām saglabā lielāko daļu PTFE izcilās ķīmiskās izturības un procesa savietojamības.

Vadoša PTFE kompozītmateriāla antistatiskā sildītāja apvalka tehnoloģija ir jauna joma, kurā galvenais mērķis nav elektriskā vadītspēja tradicionālajā izpratnē, bet gan kontrolēta elektrostatiskā lādiņa vadība. Tas var būt īpaši noderīgi nozarēs, kurās tiek izmantota šķīdinātāju apstrāde, kur viena statiskā izlāde var izraisīt nopietnus sprādzienbīstamus draudus.

Vadošu pildvielu ievietošana var izraisīt zināmu dielektriskās pilnības pasliktināšanos, taču paaugstinātas elektrostatiskās drošības priekšrocības bieži tiek uzskatītas par saprātīgu{0}}izlaidi. Bīstamo procesu vidē visdrošākie materiāli ir ne tikai tie, kas atsakās ķīmiski reaģēt. Tie ir arī tie, kas atsakās turēt elektrības aizvainojumu.