उच्च-तापमान विलायक चुनौती
फार्मास्युटिकल संश्लेषण, विशेष रासायनिक उत्पादन, और विलायक पुनर्प्राप्ति संचालन कार्बनिक विलायक को 150-200 डिग्री तक गर्म करते हैं। इन तापमानों पर, विलायक सूजन, पारगम्यता और प्लास्टिकीकरण के माध्यम से बहुलक सामग्री के प्रति आक्रामक हो जाते हैं। एक पॉलिमर जो परिवेश के तापमान पर रासायनिक रूप से प्रतिरोधी है, 180 डिग्री पर नरम, फूला या घुल सकता है।
PEEK {{0}पॉलीएथेरेथरकीटोन{{1}एक उच्च {{2}प्रदर्शन थर्मोप्लास्टिक है जिसका निरंतर सेवा तापमान 250 डिग्री और उत्कृष्ट रासायनिक प्रतिरोध है। इसका उपयोग एयरोस्पेस, तेल और गैस और रासायनिक प्रसंस्करण अनुप्रयोगों की मांग में किया जाता है जहां अन्य पॉलिमर विफल हो जाते हैं। पीटीएफई को लगभग सार्वभौमिक रासायनिक प्रतिरोध के साथ 260 डिग्री निरंतर सेवा के लिए भी रेट किया गया है।
गर्म विलायक ताप विनिमय के लिए इन दो प्रीमियम पॉलिमर के बीच चयन ऊंचे तापमान पर कार्बनिक विलायक जोखिम के प्रति उनकी मौलिक रूप से भिन्न प्रतिक्रियाओं पर निर्भर करता है।
सूजन और पारगम्यता में अंतर
कार्बनिक सॉल्वैंट्स पॉलिमर श्रृंखलाओं के बीच मुक्त मात्रा में फैलकर पॉलिमर में प्रवेश करते हैं। अवशोषण की सीमा विलायक और बहुलक के बीच घुलनशीलता पैरामीटर मिलान और बहुलक संरचना में मुक्त मात्रा की मात्रा पर निर्भर करती है।
PEEK एक कठोर सुगंधित रीढ़ की हड्डी वाला एक अर्द्ध क्रिस्टलीय बहुलक है। अधिक लचीले पॉलिमर की तुलना में कठोरता मुक्त मात्रा को सीमित करती है और विलायक अवशोषण को कम करती है। 150 डिग्री से कम तापमान पर अधिकांश कार्बनिक सॉल्वैंट्स में, PEEK वजन के हिसाब से 2% से कम सॉल्वेंट को अवशोषित करता है और इसके यांत्रिक गुणों को अच्छी तरह से बरकरार रखता है।
150 डिग्री से ऊपर स्थिति बदल जाती है। बढ़ी हुई तापीय ऊर्जा मुक्त आयतन का विस्तार करती है। विलायक के अणु अधिक गहराई तक प्रवेश करते हैं। अवशोषण बढ़ता है. अवशोषित विलायक पॉलिमर को प्लास्टिसाइज़ करता है। विलायक अणु पॉलिमर श्रृंखलाओं के बीच आंतरिक स्नेहक के रूप में कार्य करते हैं, जिससे ताकत और कठोरता कम हो जाती है। एक PEEK घटक जो 120 डिग्री पर आयामी रूप से स्थिर और यांत्रिक रूप से ध्वनि है, उसी विलायक में 180 डिग्री पर सूज और नरम हो सकता है।
पीटीएफई अलग-अलग प्रतिक्रिया देता है। कार्बन {{1}फ्लोरीन बांड बहुत कम संयोजी ऊर्जा घनत्व के साथ एक बहुलक बनाते हैं -श्रृंखलाओं के बीच अंतर-आणविक बल कमजोर होते हैं। सॉल्वैंट्स जो अधिकांश पॉलिमर द्वारा अवशोषित होते हैं, पीटीएफई के प्रति थोड़ा थर्मोडायनामिक आकर्षण पाते हैं। पीटीएफई का घुलनशीलता पैरामीटर लगभग 6.2 (कैलोरी/सेमी³)^(1/2) है, जो अधिकांश कार्बनिक सॉल्वैंट्स से बहुत दूर है। ऊंचे तापमान पर भी अवशोषण न्यूनतम होता है।
तालिका 1: 180 डिग्री पर ऑर्गेनिक सॉल्वेंट एक्सपोज़र में पीटीएफई बनाम पीईईके
| प्रदर्शन पैरामीटर | तिरछी | पीटीएफई |
|---|---|---|
| ग्लास संक्रमण तापमान (डिग्री) | 143 | 115 (लेकिन उच्च क्रिस्टलीयता के कारण महत्वपूर्ण रूप से नरम नहीं होता) |
| निरंतर उपयोग तापमान (डिग्री) | 250 | 260 |
| 180 डिग्री पर टोल्यूनि में विलायक अवशोषण (%) | 3-8 | < 0.5 |
| 180 डिग्री पर डीएमएफ में विलायक अवशोषण (%) | 5-12 | < 0.5 |
| 180 डिग्री पर विलायक में 1,000 घंटे के बाद तन्य शक्ति बनाए रखना (%) | 60-80 (विलायक-निर्भर) | > 90 |
| 180 डिग्री पर विलायक में आयामी परिवर्तन (%) | 1-5 (सूजन) | < 0.5 |
| पारगमन दर (सापेक्ष) | मध्यम | बहुत कम |
| तनाव दूर करने की संवेदनशीलता | मध्यम (आक्रामक सॉल्वैंट्स में) | कोई नहीं |
| लोड के तहत 180 डिग्री पर रेंगने का प्रतिरोध | अच्छा | मध्यम (संशोधित PTFE का उपयोग करें) |
स्ट्रेस क्रैकिंग भेद
PEEK ऊंचे तापमान पर कुछ कार्बनिक सॉल्वैंट्स में पर्यावरणीय तनाव क्रैकिंग के प्रति संवेदनशील है। जब एक तनावग्रस्त PEEK घटक एक ऐसे विलायक के संपर्क में आता है जिसमें बहुलक के लिए कुछ समानता होती है, तो विलायक अणु तनाव सांद्रता {{1}सतह दोष, मशीनिंग निशान, या क्लैंप बिंदु पर केंद्रित होते हैं। स्थानीयकृत प्लास्टिकीकरण से सूक्ष्म दरारें उत्पन्न होती हैं जो सामग्री के माध्यम से धीरे-धीरे फैलती हैं।
संवेदनशीलता विशिष्ट विलायक, तनाव स्तर और तापमान पर निर्भर करती है। नए या मिश्रित विलायक फॉर्मूलेशन के लिए भविष्यवाणी करना मुश्किल है। एक हीट एक्सचेंजर जो परीक्षण वातावरण में त्रुटिहीन रूप से काम करता है, मामूली विलायक अशुद्धता या थोड़े अलग ऑपरेटिंग तापमान के कारण उत्पादन में समय से पहले विफल हो सकता है।
पीटीएफई में कार्बनिक सॉल्वैंट्स में कोई ज्ञात पर्यावरणीय तनाव क्रैकिंग संवेदनशीलता नहीं है। विलायक अणुओं को बाधित करने के लिए कार्बन -फ्लोरीन बंधन बहुत मजबूत है। सामग्री की कम संयोजी ऊर्जा घनत्व का मतलब है कि सॉल्वैंट्स जो थोड़ा अवशोषित करते हैं वे दरार शुरू करने के लिए तनाव बिंदुओं पर पर्याप्त ध्यान केंद्रित नहीं कर सकते हैं।
रेंगना और दबाव सीमा व्यापार{{0}बंद
जहां PEEK का लाभ है वह है रेंगना प्रतिरोध। PEEK की कठोर सुगंधित रीढ़ एक ही तापमान पर PTFE की तुलना में भार के नीचे रेंगने के लिए बेहतर प्रतिरोध प्रदान करती है। 180 डिग्री पर आंतरिक भाप के दबाव में एक PEEK ट्यूब समान परिस्थितियों में PTFE ट्यूब की तुलना में अधिक धीमी गति से रेंगती है।
संशोधित PTFE, अपने पार्श्व -शाखा सहसंयोजकों के साथ, इस अंतर को काफी कम कर देता है। 180 डिग्री और मध्यम भाप दबाव (2-4 बार्ग) पर, संशोधित पीटीएफई 5-10 साल की सेवा के लिए पर्याप्त रेंगना जीवन प्रदान करता है। 180 डिग्री पर उच्च भाप दबाव की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए, PEEK का बेहतर रेंगना प्रतिरोध इसकी उच्च सामग्री लागत और अधिक सीमित विलायक संगतता को उचित ठहरा सकता है।
सारांश
पीटीएफई 150 डिग्री से ऊपर गर्म कार्बनिक विलायक सेवा में पीईईके से बेहतर प्रदर्शन करता है जहां विलायक सूजन, पारगम्यता और तनाव क्रैकिंग प्रमुख चिंताएं हैं। PTFE का कम घुलनशीलता पैरामीटर और मजबूत C{{2}F बॉन्ड लगभग शून्य विलायक अवशोषण और स्ट्रेस क्रैकिंग के प्रति प्रतिरोधक क्षमता प्रदान करते हैं। PEEK ऊंचे तापमान पर कुछ सॉल्वैंट्स में सूजन और पर्यावरणीय तनाव क्रैकिंग के प्रति संवेदनशील है।
PEEK का लाभ बेहतर रेंगना प्रतिरोध है, जो उच्च दबाव वाले भाप अनुप्रयोगों में निर्णायक हो सकता है। पीटीएफई की दबाव सीमा के भीतर अधिकांश कार्बनिक विलायक हीटिंग कर्तव्यों के लिए, पीटीएफई व्यापक रासायनिक अनुकूलता और तनाव क्रैकिंग जोखिम से मुक्ति प्रदान करता है।
हॉट सॉल्वेंट हीट एक्सचेंजर पॉलिमर चयन के लिए इंजीनियरिंग विश्लेषण सॉल्वेंट पहचान और एकाग्रता, ऑपरेटिंग तापमान और दबाव, ताप शुल्क और किसी भी पिछले पॉलिमर संगतता परीक्षण परिणाम प्रस्तुत करने पर उपलब्ध है।
