Свойства материала и применение тефлоновой трубки (фторполимерной трубки)

Высокопроизводительные полимерные трубки: долговечность и универсальное применение

Фторполимеры известны своей химической стойкостью в широком спектре, полезными физическими свойствами и превосходными термическими свойствами, хотя зачастую они обходятся относительно дороже. Они применяются в различных отраслях промышленности, использующих агрессивные химические вещества, таких как производство полупроводников, окраска распылением и химическая промышленность. Здесь, в Langchi, мы стремимся предоставить нашим клиентам шланги из фторполимера высшего качества и помочь вам выбрать лучший вариант. Мы предоставляем шланги из фторполимера изготовлен из таких материалов, как ФЭП, ПФА, ПТФЭ, ПВДФ, и ЭТФЭ, одновременно разрабатывая и проектируя шланги, чтобы повысить их и без того высокую устойчивость с учетом требований рабочей среды и в соответствии с вашим применением.

Введение

В целом фторполимеры можно разделить на два класса: перфторированные фторполимеры и частично фторированные фторполимеры. Частично фторированные фторполимеры вводят атомы водорода в свои химические структуры, что делает их физически более твердыми, более устойчивыми к УФ-излучению, менее химически инертными и менее термически стабильными. Среди фторполимеров, которые часто используются, ПТФЭ, ПФА, ФЭП, ПВДФ и ЭТФЭ, ПТФЭ, ПФА и ФЭП являются перфторированными, а два других – частично фторированными.

Когда ПТФЭ был впервые разработан, он прославился своей почти универсальной химической стойкостью. Однако переработка ПТФЭ для промышленного использования была сложной задачей: он не может подвергаться обработке в расплаве. Печать логотипов или этикеток, а также сварка шлангов в многорядный шланг являются сложными задачами для деталей из ПТФЭ даже на сегодняшний день. Тефлоновая трубка Требовалось дальнейшее проектирование.

ФЭП был одним из первых решений этой проблемы, пожертвовав потолком рабочей температуры (от 260 ℃ до 200 ℃ у ПТФЭ) ради улучшения технологичности. Он имеет лучшие механические свойства, чем ПТФЭ, и его гораздо легче обрабатывать.

ПФА сохраняет верхний предел рабочей температуры ПТФЭ за счет введения боковой цепи в его химическую структуру. На практике PFA демонстрирует превосходную химическую стойкость, термическую стабильность и стойкость к истиранию по сравнению с ПТФЭ.

ПВДФ жертвует потолком рабочей температуры (175 ℃) и некоторой химической стойкостью (чувствительность к сильным кислотам/окислителям при высоких температурах, относительно плохие характеристики по отношению к эфирам и кетонам) ради большой механической долговечности, высокой прочности на разрыв, модуля упругости, удлинения при разрыве, ударной вязкости, гибкости и т. д. Более примечательными являются его пьезоэлектрические и пироэлектрические свойства (способность преобразовывать давление/тепло в электрические сигналы), что позволяет использовать его в различных областях.

ЭТФЭ имеет еще более низкий потолок рабочей температуры (150 ℃), но также имеет более низкую рабочую температуру (-60 ℃) и отличается высокой прозрачностью. Его химическая стойкость также лучше, чем у ПВДФ.

Химическая стойкость

Фторполимеры известны своей превосходной химической стойкостью к большинству распространенных химикатов в промышленных процессах.

Среди них ПТФЭ известен своей лучшей химической стойкостью — он инертен практически ко всем химическим веществам при стандартной рабочей температуре и давлении, что делает его идеальным выбором для транспортировки высококоррозионных химикатов в различных отраслях промышленности.

PFA и FEP известны своей одинаковой химической стойкостью в стандартных рабочих условиях. Однако если рабочая среда более экстремальная (при высокой температуре и давлении), PFA превзойдет FEP.

ЭТФЭ также известен своей устойчивостью к большинству химических веществ в промышленном производстве, но этот материал слаб по отношению к сильно агрессивным растворителям, окислителям, хлорированным растворителям, кетонам и сложным эфирам.

ПВДФ также обладает высокой устойчивостью к промышленным химикатам и известен тем, что сохраняет эту устойчивость при повышенных температурах и давлениях. Слаб по отношению к концентрированной серной кислоте и щелочным растворам средней концентрации. Известно, что некоторые полярные растворители (например, кетоны и сложные эфиры) вызывают набухание или растворение ПВДФ.

Другие сопротивления

Водопоглощение:

Water moisture in the working environment can be absorbed by nearby plastic parts and cause undesired shape changes, water-soluble ion leakage, and changes in mechanical properties. While some effects are reversible, the damage to the plastic parts will be significant after extended use.

Fluoropolymers are known for their very low water absorption rates, typically at a magnitude of 10-2~10-3 percent weight. Among them, PTFE is known for having the lowest water absorption rate.

Flame retardant:

Под огнестойкостью понимается способность остановить распространение огня. Благодаря своей химической структуре все фторполимеры обладают превосходной огнестойкостью. Под воздействием огня они быстро самозатухают после удаления из пламени. Материалы PTFE/PFA/FEP имеют рейтинг UL94 V-0, а также PVDF/ETFE. Следует отметить, что PVDF и ETFE немного отстают в этой области.

УФ-излучение:

Этот фактор обычно учитывается, когда возникает необходимость эксплуатации на открытом воздухе. Согласно допущениям по умолчанию на рабочем месте, ПТФЭ не рекомендуется для длительной эксплуатации на открытом воздухе, тогда как в этой области предпочтительны PFA, FEP и ETFE. ПВДФ также допускается.

Холодный поток:

Холодное течение, или ползучесть, означает деформацию под действием длительного напряжения. Эффект холодного течения становится более серьезным по мере повышения температуры окружающей среды и давления. Как правило, более фторированные материалы более восприимчивы к эффекту хладотекучести, а это означает, что ПТФЭ очень восприимчив к этому эффекту. Однако небольших модификаций достаточно, чтобы уменьшить его эффект. Тем не менее, не рекомендуется использовать шланги из фторполимера при давлении выше рекомендуемого значения.

Рабочая температура

Еще одной знаменитой особенностью фторполимеров является их широкий диапазон рабочих температур. В стандартной среде все фторполимеры могут работать по назначению при температурах значительно выше кипения и значительно ниже точки замерзания. Ниже приведен график рабочих температур для фторполимерных шлангов Langchi:

As shown in the chart, PTFE and PFA perform better under high temperatures, with a maximum service temperature of up to 260°C.

Physical Properties

Elasticity:

In complex working environments with limited available space, users might install hoses bent. Therefore, the ability to withstand bending without deformation is valuable. Below is our size 3/8” (OD 3/8”, ID 1/4”, or OD 9.53mm, ID 6.33mm) fluoropolymer hoses’ minimum bend radii at 20 Celsius, which measures this ability.

Как показано на диаграмме, фторполимеры обладают хорошей эластичностью, а ПТФЭ в этой области работает немного лучше. Без каких-либо дополнительных технологий ПТФЭ мягче нейлоновых пластиков. Обычно увеличение содержания фтора снижает твердость.

Трение:

Все фторполимеры имеют низкие коэффициенты трения. Это свойство означает, что жидкости, перемещаемые по шлангам из фторполимера, не будут сильно терять скорость из-за трения. В целом, большее содержание фтора во фторполимере означает более низкое трение.

Электрика:

Обычно фторполимеры обладают высоким электрическим сопротивлением (в частности, ЭТФЭ может иметь более низкое сопротивление). Это обеспечивает им превосходную устойчивость к электрическим дугам и статическому электричеству, которые могут возникать на рабочих местах.

Приложения

Шланги из фторполимера находят применение в различных отраслях промышленности благодаря своим высочайшим качествам.

За годы нашей работы мы обслужили множество клиентов, которым требовались шланги из фторполимера. Их конкретные применения включают в себя:

– Используется в качестве сердечников распылительных пистолетов.

– Используется в различных отраслях промышленности (например, полупроводниковой, химической, энергетической) для перекачки агрессивных жидкостей.

Идентификация материала

В своих нетехнических формах PFA, FEP и ETFE прозрачны, тогда как PTFE и PVDF непрозрачны.

Материалы с одинаковыми оптическими свойствами можно отличить при нагревании: PFA (стойкий до 260°С), FEP (200°С), ETFE (150°С); непрозрачный ПВДФ (175°C) демонстрирует значительно другую термостойкость по сравнению с ПТФЭ (260°C). (Внимание: при нагревании фторполимеров образуются высокотоксичные вещества – эксплуатация в незащищенных средах строго запрещена)

Выбор

Выбор типа фторполимера для использования во многом зависит от того, насколько требовательны условия работы и рабочая среда. Для менее требовательных требований можно выбрать альтернативы.

ПТФЭ обычно соответствует всем условиям рабочего места и требованиям к рабочей среде, поскольку он обладает наиболее широким спектром химической стойкости. Однако он также наиболее подвержен эффекту хладотекучести, а это означает, что рекомендуемое рабочее давление будет сравнительно ниже. ПТФЭ также трудно обрабатывать, а это означает, что детали со слишком большим количеством модификаций не могут быть изготовлены из ПТФЭ.

Химическая стойкость FEP и PFA может соответствовать стойкости PTFE и часто используются в качестве заменителей. PFA также менее подвержен влиянию хладотекучести, что делает его работоспособным при высоких температурах и постоянных нагрузках. Вообще говоря, FEP обеспечивает достаточную устойчивость для менее требовательных промышленных применений по более низкой цене. Однако PFA превосходит FEP в экстремальных условиях работы с точки зрения химической стойкости.

ЭТФЭ и ПВДФ обычно используются в менее тяжелых условиях труда. Они являются хорошей заменой друг друга, но максимальная рабочая температура у них разная. ETFE обеспечивает лучшую химическую стойкость, а PVDF — лучшую физическую стойкость.

Использование

Хотя фторполимеры являются прочными материалами, шланги из фторполимера следует использовать с осторожностью.

Перед установкой:

Убедитесь, что перекачиваемая жидкость соответствует возможностям сопротивления шланга.

Убедитесь, что рабочее давление и температура соответствуют нашим рекомендациям.

Хотя фторполимеры обладают некоторым электрическим сопротивлением, статическое электричество все равно должно вызывать беспокойство, если перекачиваемая жидкость чувствительна. При необходимости используйте антистатические продукты.

Установка:

Убедитесь, что концы установки не протекают, а соединения надежны — рабочие ситуации, требующие использования фторполимеров, часто связаны с высококоррозийными химическими веществами, утечка которых недопустима.

Следите за тем, чтобы шланги не были слишком согнуты.

Во время использования:

Помните о продолжительном УФ-излучении – перед использованием выберите правильный материал или обеспечьте его укрытие.

Помните об эффекте холодного течения — дайте ему отдохнуть, выберите альтернативный материал или выберите конструкции с повышенной прочностью.

После использования:

Тщательно очищайте – хотя фторполимеры сами по себе химически инертны, жидкости, которые они переносят, могут вступить в реакцию друг с другом, если шланги не будут очищены должным образом.

Регулярно проверяйте и утилизируйте поврежденные/изношенные/старые/деформированные шланги.

Утилизация:

Общие методы утилизации фторполимеров включают переработку и захоронение. При сжигании фторполимеров образуются вредные кислотные продукты.

Потенциальные сбои

Как и все материалы, фторполимеры могут выйти из строя в неопределенных рабочих условиях по разным причинам. Обычно отказы фторполимеров могут быть вызваны физическими, механическими или химическими причинами.

Физические неисправности возникают, когда часть шланга пропитана или распространяется перекачиваемой жидкостью. Такие неисправности часто вызывают вздутия, образование волдырей или локализованную полимеризацию, а также могут вызывать локальные расширения.

Механические неисправности возникают, когда шланг подвергается воздействию силы (растяжения, сжатия или напряжения, создаваемого вакуумом), которая превышает его возможности, что в конечном итоге приводит к разрывам или переломам.

Химические неисправности возникают, когда шланг подвергается воздействию химикатов, которые могут на него воздействовать. Это приведет к ухудшению механических характеристик и потенциальному попаданию примесей в перекачиваемые жидкости.

Наиболее широко используемый неинтрузивный метод обнаружения неисправностей — это визуальный осмотр, также известный как «непосредственный осмотр деталей»: фторполимеры инертны к большинству выводов, поэтому наблюдать за ними с помощью обычных инструментов, таких как логические выводы, сложно. Существуют и другие методы неинтрузивного поиска неисправности, такие как искровое тестирование (сканирование напряжения на детали для поиска любых различий в детали — технически этот метод приведет к повреждению детали, если повторять его неоднократно).

В целом, дефекты конструкции, неправильный выбор материала, производственные недостатки или неправильное использование могут привести к сбоям.