Perbandingan Polimer Saudara
PTFE dan FEP keduanya merupakan polimer berfluorinasi penuh. Bahan-bahan tersebut memiliki ikatan kimia karbon-fluor yang sama sehingga memberikan ketahanan kimia yang hampir-universal. FEP-fluorinasi etilen propilena-pada dasarnya adalah kopolimer tetrafluoroetilen dan heksafluoropropilena, dengan komonomer HFP memperkenalkan cabang samping perfluorometil pendek yang mengurangi kristalinitas dan memungkinkan pemrosesan lelehan.
Karena keduanya bersifat perfluorinasi, ketahanan kimianya terhadap masing-masing asam dan basa sebanding. Keduanya dinilai untuk layanan pada rentang pH penuh. Perbedaan di antara keduanya muncul dalam layanan siklik-di mana penukar panas berganti-ganti antara paparan asam dan basa-melalui responsnya yang berbeda terhadap perembesan, siklus termal, dan tekanan mekanis dalam lingkungan kimia yang berganti-ganti.
Perbedaan Permeasi dan Siklus Kimia
FEP memiliki kristalinitas yang lebih rendah dibandingkan PTFE-biasanya 40-50% berbanding 50-70%. Daerah amorf dalam polimer semikristalin mempunyai volume bebas lebih tinggi dibandingkan daerah kristalin. Permeasi molekul kecil terjadi terutama melalui fase amorf.
Ketika FEP terkena larutan asam, molekul asam meresap ke daerah amorf. Ketika komponen FEP yang sama kemudian terkena larutan basa, asam meresap bereaksi dengan alkali yang masuk ke dalam matriks polimer. Reaksinya menghasilkan air dan garam. Molekul air, yang terbentuk dalam ruang terbatas volume bebas polimer, mengembang ketika menguap pada suhu operasi. Ekspansi tersebut menciptakan pulsa tekanan mikroskopis di dalam polimer.
Dalam banyak siklus asam-basa, peristiwa tekanan mikro-yang berulang ini menyebabkan suatu bentuk kelelahan yang unik pada siklus permeasi. Mikro-kekosongan tumbuh dan menyatu di wilayah amorf. Sifat mekanik polimer-khususnya perpanjangan putus-menurun lebih cepat dibandingkan yang diperkirakan hanya karena penuaan termal.
PTFE, dengan kristalinitasnya yang lebih tinggi, memiliki volume bebas amorf yang lebih sedikit untuk permeasi. Molekul asam dan basa menembus kurang dalam. Efek kelelahan permeasi siklik juga berkurang. Sifat mekanik tetap stabil untuk jangka waktu yang lebih lama di bawah paparan siklik.
Tabel 1: Perbandingan Kinerja Asam Siklik-Alkaline (10% HCl / 10% NaOH Bergantian, 80 derajat, Siklus 1 Jam)
| Parameter Kinerja | FEP | PTFE |
|---|---|---|
| Kristalinitas (%) | 40-50 | 50-70 |
| Fraksi amorf (%) | 50-60 | 30-50 |
| Tingkat permeasi asam (relatif) | 1.5-2.0× | 1.0× |
| Efek kelelahan permeasi siklik | Terukur | Minimal |
| Retensi kekuatan tarik setelah 5.000 siklus (%) | 70-85 | 90-95 |
| Retensi pemanjangan setelah 5.000 siklus (%) | 55-75 | 85-95 |
| Mikro-pembentukan kekosongan | Terdeteksi di daerah amorf | Minimal |
| Suhu layanan berkelanjutan (derajat) | 204 | 260 |
| Meleleh-kemampuan proses | Ya (dapat dilas) | TIDAK |
| Biaya bahan relatif | 1.2-1.5× | 1.0× |
Keuntungan Kemampuan Las FEP
Salah satu keunggulan FEP dibandingkan PTFE adalah-kemampuan proses leleh. FEP dapat diekstrusi,-dicetak dengan injeksi, dan-sangat penting untuk fabrikasi penukar panas-pantat-dilas. Tabung FEP yang dilas-ke-sambungan header dapat dibuat tanpa alat kelengkapan mekanis, tanpa segel kompresi, dan tanpa celah. Hal ini merupakan keuntungan yang signifikan dalam aplikasi dengan kemurnian-sangat tinggi di mana perlengkapan mekanis mempunyai risiko kontaminasi.
PTFE tidak dapat dicairkan-dilas dengan metode konvensional. Sambungan tabung mengandalkan alat kelengkapan kompresi, sambungan melebar, atau sambungan bergelang. Sambungan mekanis ini dapat diandalkan namun menimbulkan celah dan memerlukan torsi ulang secara berkala.
Untuk aplikasi yang jumlah siklus asam-basanya sedang dan penghapusan alat kelengkapan mekanis merupakan prioritas yang lebih tinggi dibandingkan ketahanan lelah permeasi siklik, FEP mungkin lebih disukai meskipun kristalinitasnya lebih rendah.
Perbedaan Suhu Plafon
Suhu layanan berkelanjutan FEP sebesar 204 derajat cukup untuk sebagian besar pemrosesan kimia tetapi tidak mencapai peringkat 260 derajat PTFE. Dalam-layanan asam siklik-basa-suhu tinggi seperti dalam pemanasan reaktor kimia yang suhunya dapat mencapai 200-220 derajat -PTFE memberikan margin keamanan yang lebih luas.
Pada suhu di atas 180 derajat, kristalinitas FEP yang lebih rendah dan fraksi amorf yang lebih tinggi mempercepat permeasi dan efek mekanis dari paparan siklik. Kesenjangan kinerja antara FEP dan PTFE melebar seiring meningkatnya suhu.
Ringkasan
PTFE mengungguli FEP dalam layanan asam siklik-basa karena kristalinitasnya yang lebih tinggi, yang mengurangi permeasi ke dalam fase amorf dan meminimalkan kelelahan permeasi siklik yang semakin menurunkan sifat mekanik FEP. PTFE mempertahankan 90-95% kekuatan tariknya setelah ribuan siklus kimia, dibandingkan dengan 70-85% untuk FEP.
Kemampuan las FEP memberikan keuntungan dalam aplikasi dengan kemurnian ultra-tinggi-di mana pemasangan mekanis tidak diinginkan. Untuk layanan kimia siklik industri dalam batas suhu FEP, pilihan ini menyeimbangkan ketahanan siklik PTFE yang unggul dengan fleksibilitas fabrikasi FEP.
Analisis teknik untuk pemilihan fluoropolimer layanan kimia siklik tersedia berdasarkan konsentrasi asam dan basa, frekuensi dan durasi siklus, suhu pengoperasian, persyaratan kemurnian, dan data masa pakai peralatan saat ini.
