چگونه کامپوزیت‌های PTFE رسانا غلاف‌های بخاری ضد استاتیک- را فعال می‌کنند؟

PTFE خالص یکی از بهترین عایق های الکتریکی مورد استفاده در تجهیزات صنعتی است و این کیفیت به طور کلی آن را در کاربردهای گرمایش غوطه وری بسیار ارزشمند می کند. اما در داخل مخازن حاوی حلال‌های آلی فرار با مقاومت بالا، همین خاصیت عایق می‌تواند یک خطر پنهان باشد. همانطور که سیال روی سطح صاف PTFE حرکت می کند، الکتریسیته ساکن می تواند ایجاد شود، مشابه روشی که ژنراتور Van de Graaff از طریق اصطکاک و حرکت شارژ می شود. تخلیه الکترواستاتیک می تواند باعث اشتعال بخارات حلال در شرایط نامناسب شود. دسته جدیدی از کامپوزیت های PTFE رسانا پاسخی را ارائه می دهند. آنها مقدار رسانایی الکتریکی کنترل شده ای را به غلاف بخاری وارد می کنند. این به بارهای استاتیک اجازه می دهد تا قبل از اینکه مضر شوند به طور ایمن از بین بروند.

کمی کربن به PTFE شخصیتی آرام و ساکن{0}}از بین می‌برد و یک سطح ایزوله الکتریکی را به سطحی تبدیل می‌کند که می‌تواند به آهستگی بار جمع‌شده را تخلیه کند.

هنگامی که سیستم های حلال گرمایش الکتریسیته ساکن می تواند خطرناک باشد
بسیاری از حلال های صنعتی رسانایی الکتریکی بسیار کمی دارند.

مثالها عبارتند از:

هگزان

تولوئن

ناخن، استون

ایزوپروپیل الکل

الکل اتیل

مخلوط های مبتنی بر کتون ها

از آنجایی که این سیالات با سرعت بالا روی یک بخاری استاندارد PTFE جریان دارند، اصطکاک بین مایع و پوشش بسیار عایق می تواند باعث جدا شدن بار الکترواستاتیکی شود.

انباشت شارژ ممکن است تحت چندین شرایط عملیاتی افزایش یابد:

سرعت مایع بالا

گردش پمپ

هم زدن یا پاشیدن آب

پتو با گاز خشک

رطوبت نسبی کم

مواد مخزن نارسانا

اگر شارژ را نتوان به درستی تخلیه کرد، پتانسیل ولتاژ ممکن است در نهایت از قدرت شکست دی الکتریک جو اطراف فراتر رود.

نتیجه ممکن است یک جرقه الکترواستاتیکی باشد که می تواند بخارهای قابل اشتعال را مشتعل کند.

ایده کامپوزیت های PTFE رسانا
راه حل در حال ظهور، تغییر خود رزین PTFE است.

به جای PTFE خالص، سازندگان مقدار کمی از مواد پرکننده رسانا را در سراسر ماتریس فلوروپلیمر پخش می کنند.

مواد افزودنی معمولی که رسانا هستند عبارتند از:

کربن سیاه

نانولوله های کربنی

ذرات گرافیت

الیاف کربن رسانا

هنوز غلظت آن به اندازه کافی کم است که این ماده هنوز از نظر مقاومت در برابر خوردگی و سازگاری فرآیند بسیار شبیه PTFE است.

اما خواص الکتریکی به شدت متفاوت است.

این تحقیق مبنایی برای مفهوم غلاف هیتر ضد استاتیک کامپوزیت PTFE رسانا است که در حال حاضر در بخش های پردازش شیمیایی مورد توجه قرار گرفته است.

پرکننده های رسانا چگونه خواص الکتریکی را تغییر می دهند
PTFE خالص معمولاً دارای مقاومت حجمی فوق‌العاده بالایی در حدود:

10^18 اهم-سانتی متر.

به همین دلیل است که عایق بسیار خوبی است.

هنگامی که ذرات پرکننده رسانا در رزین پراکنده می شوند، مسیرهای رسانای کوچکی بین ذرات مجاور ایجاد می شود.

این می تواند مقاومت ماده کامپوزیت را به ترتیب زیر کاهش دهد:

10^3 تا 10^6 اهم سانتی متر

این رسانایی در مقایسه با فلزات زیاد نیست، اما به اندازه‌ای بالاست که به اتلاف آهسته بار استاتیک{0} ساخته شده اجازه دهد.

نکته مهم این است که این ماده به یک ماده رسانای الکتریکی تبدیل نمی شود تا در ولتاژهای معمولی ولتاژ کار بخاری به عنوان یک اتصال کوتاه عمل کند.

در عوض، کامپوزیت در یک حالت الکتریکی متوسط ​​قرار دارد که معمولاً به عنوان ضد{0}}استاتیک یا اتلاف ساکن شناخته می‌شود.

مواد ضد{0}}استاتیک چگونه کار می کند
مواد ضد{0}}استاتیک اغلب با مقاومت سطحی بین:

10^5 و 10^12 اهم/مربع

انباشت شارژ در این محدوده با ایمنی الکتریکی و عملکرد عایق تنظیم می شود.

این رسانایی تنظیم شده غلاف بخاری را قادر می سازد:

جلوگیری از ایجاد هزینه محلی-

خطر تخلیه الکترواستاتیک را به حداقل برسانید

اتلاف تدریجی بارهای سطحی

افزایش ایمنی در مناطق پر از حلال-

برای برق در نظر گرفته نشده است، بلکه برای جلوگیری از ایجاد-پتانسیل الکترواستاتیک مضر است.

اهمیت توزیع یکنواخت پرکننده
یکی از مسائل اصلی در مهندسی مواد، پراکندگی یکنواخت پرکننده رسانا در سراسر ماتریس PTFE است.

پراکندگی ضعیف منجر به:

مناطق عایق محلی

ضد-تفاوت ساکن

مسیرهای الکتریکی ضعیف برای اتلاف

عیوب مکانیکی

عیوب سطحی

لازم است پرکننده به طور یکنواخت توزیع شود تا غلاف حرارتی کامل در کل سطح به طور یکنواخت کار کند.

بنابراین، در طول ساخت، فرآیندهای ترکیبی و اکستروژن پیشرفته ضروری است.

برنامه های صنعتی مبتنی بر حلال-
مفهوم غلاف هیتر ضد استاتیک کامپوزیت رسانا PTFE به ویژه در مشاغلی که حلال های آلی فرار را تحت شرایط گرمایش کنترل شده پردازش می کنند مفید است.

کاربردهای معمولی عبارتند از:

تولید مواد دارویی

تولید مواد شیمیایی خوب

تولید نیمه هادی

سیستم های بازیابی حلال

عملیات پوشش

فرآیندهای استخراج تخصصی

خطر احتراق الکترواستاتیک به عنوان یک مشکل ایمنی فرآیند جدی در چنین شرایطی در نظر گرفته می شود.

غلاف بخاری ضد{0}}استاتیک یکی از اجزای استراتژی کلی پیشگیری از انفجار است که ممکن است شامل موارد زیر باشد:

پتو در نیتروژن

سیستم های اتصال به زمین و اتصال

ابزار دقیق ایمنی ذاتی

دستگاه الکتریکی، ضد انفجار-

تعادل بین رسانایی و قدرت دی الکتریک
معرفی رسانایی به PTFE همیشه منجر به تغییر بخشی از خواص الکتریکی اصلی آن می شود.

کاهش قدرت دی الکتریک
استحکام دی الکتریک PTFE خالص بسیار بالا است.

افزودن پرکننده رسانا می تواند کاهش یابد:

قابلیت شکست ولتاژ

حاشیه عایق، برق

مقاومت عایق سطحی (

بنابراین، عملکرد عایق عملیاتی باید از طریق فرمولاسیون دقیق ایمن نگه داشته شود.

اثرات بر پتانسیل مقاومت شیمیایی
افزودنی های رسانا ممکن است اثرات جزئی نیز بر روی موارد زیر داشته باشند:

مقاومت در برابر نفوذپذیری شیمیایی

مقاومت درازمدت در برابر خوردگی-

انعطاف پذیری مکانیکی

رویه صاف تر

اثرات معمولا کوچک هستند، اما ملاحظات مهمی در طراحی محیط های شیمیایی خشن هستند.

جنبه های حرارتی و مکانیکی
پرکننده های رسانا ممکن است بر خواص حرارتی و مکانیکی مواد غلاف تأثیر بگذارند.

تغییرات احتمالی عبارتند از:

تغییر ویژگی های انبساط حرارتی

سفتی بیشتر.

مقاومت در برابر سایش تغییر کرد

تغییر در هدایت حرارتی

علاقه خاصی به سیستم‌های مبتنی بر نانولوله‌های کربنی نشان داده شده است، زیرا آنها پتانسیل ارائه رفتار ضد{0}}استاتیکی را در بارگیری‌های پرکننده کمتر نسبت به فرمول‌های کربن سیاه معمولی دارند.

سطوح بارگذاری پایین تر به حفظ بیشتر ویژگی های فیزیکی اصلی PTFE کمک می کند.

روند توسعه مواد در آینده
تحقیقات در مورد سیستم های فلوروپلیمر رسانا به طور قابل توجهی در حال افزایش است.

زمینه های توسعه در حال ساخت عبارتند از:

نانو-شبکه های رسانا مهندسی شده

هیبرید (پرکننده های رسانا)

سطوح ضد-استاتیک با خود ترمیم شوندگی

شیمی پراکندگی بهتر

مقاومت شیمیایی بهبود یافته حفظ شود

مواد آینده ممکن است ترکیبات بهتری از موارد زیر را ارائه دهند:

تخلیه ساکن

مقاومت مکانیکی

مقاومت در برابر خوردگی

خواص عایق الکتریکی (

هدف مهندسی غلاف های بخاری است که به طور خاص برای موقعیت های حلال انفجاری طراحی شده اند و در عین حال مزایای ذاتی فلوروپلیمرها را حفظ می کنند.

نتیجه گیری
کامپوزیت های PTFE رسانا یک پیشرفت متمایز و مهم تر در رشته فناوری گرمایش غوطه وری صنعتی هستند. با گنجاندن مقادیر دقیق کنترل شده کربن رسانا در ماتریس PTFE، این مواد ظرفیت تخلیه ایمن الکتریسیته ساکن را به دست می آورند و همچنان بیشتر مقاومت شیمیایی برجسته و سازگاری فرآیند PTFE را حفظ می کنند.

فناوری غلاف هیتر ضد استاتیک کامپوزیت رسانا PTFE یک منطقه نوظهور است که در آن هدف اصلی هدایت الکتریکی به معنای سنتی نیست، بلکه مدیریت بار الکترواستاتیک کنترل شده است. این می تواند به ویژه در بخش هایی مفید باشد که از پردازش حلال استفاده می کنند، جایی که یک تخلیه ساکن می تواند تهدیدات انفجاری جدی ایجاد کند.

قرار دادن پرکننده های رسانا ممکن است باعث کاهش کمال دی الکتریک شود، اما مزیت افزایش ایمنی الکترواستاتیکی اغلب به عنوان یک مبادله معقول- در نظر گرفته می شود. در محیط‌های فرآیندی خطرناک، ایمن‌ترین مواد تنها آن‌هایی نیستند که از واکنش شیمیایی خودداری می‌کنند. آنها همچنین کسانی هستند که از داشتن کینه الکتریکی خودداری می کنند.