چرا بخاری PFA با دیواره ضخیم‌تر ممکن است نفوذ بخار استون را نسبت به دیوار نازک‌تر در 60 درجه نشان دهد؟

مشاهده شگفت‌انگیز-یک دیوار PFA ضخیم‌تر (2.5 میلی‌متر) اجازه نفوذ بیشتر بخار استون را نسبت به دیواره نازک‌تر (1.5 میلی‌متر) در 60 درجه - می‌دهد، زمانی که دیواره بزرگ‌تر با خنک‌کردن سریع‌تر اکسترود می‌شود (خنثی کردن آب)، که باعث تنش آزاد باقیمانده بیشتر و افزایش حجم می‌شود. استون یک حلال متورم کننده برای PFA است (پارامتر حلالیت $\\delta \\حدود 19.7$ MPa$^{1/2}$ نزدیک به فاز آمورف PFA). پلیمر را پلاستیک می کند و تحرک زنجیره را افزایش می دهد. در یک دیوار ضخیم با تنش پسماند بالا، ناحیه آمورف طولانی تر و بازتر است و در نتیجه مقاومت کمتری در برابر انتشار ارائه می دهد. دیوار نازک‌تر ممکن است تنش پسماند کمتر و بلورینگی بیشتری داشته باشد (اگر کند سرد شود، بازپخت شود) و در واقع نفوذ را کاهش دهد. از این نظر، ضخامت دیواره به تنهایی معیاری برای نرخ نفوذ نیست، تاریخچه پردازش و بلورینگی به یک اندازه ضروری است. دیواره 2.5 میلی متری خنک شده آهسته (بلوریت 60-55٪) می تواند نیمی از نفوذپذیری دیواره 1.5 میلی متری خاموش شده (بلوریت 40-45٪) برای بخار استون را داشته باشد.

کرنش باقیمانده و بلورینگی: تأثیر آنها
نفوذ توسط P=D × S کنترل می شود، که در آن D میزان انتشار و S حلالیت است. استون PFA را متورم می کند، D و S را افزایش می دهد کشش کششی باقیمانده (از خنک شدن سریع) نواحی آمورف را باز می کند و D را بیشتر افزایش می دهد. بلورینگی بیشتر حجم آمورف را کاهش می دهد، بنابراین کاهش هر دو D و S. یک دیوار ضخیم خاموش شده دارای تنش پسماند بالا (5-10 مگاپاسکال) و 40-40 کریستال کم است. دیواره نازک آنیل شده دارای تنش پسماند کم (1-2 مگاپاسکال) و کریستالینیتی بالا (55-60%) است. دومی می تواند نازک تر باشد و 2-5 برابر نفوذپذیری کمتری داشته باشد.

مقایسه نفوذ - بخار استون 60 درجه، 1 بار
ضخامت دیوار، میلی متر روش تبلور خنک کننده، درصد نفوذ (g/m²·day) تنش باقیمانده (MPa) (g·mm/m²·day)، نرمال شده در هر ضخامت
1.5 خاموش کردن آب 42 6–8 25–35 38–53 1.5 خنک‌کننده آهسته هوا 48 3–4 15–22 23–33 1.5 آنیل شده (200 درجه) 58 1–2 8–12 12–{13} 40 7–9 30–40 60–80 2.0 آنیل شده 56 1–2 10–15 20–30
خاموش کردن آب 2.5 38 8-10 40-55 100-138 خنک کننده هوا 2.5 45 5-6 25-35 63-88 آنیل شده 2.5 60 1-2 12-18 30-45
یک دیوار خاموش شده 2.5 میلی متری (40 -55 گرم در متر مربع · روز) 5 برابر نفوذپذیری یک دیوار آنیل شده 1.5 میلی متری (8-12 گرم در متر مربع · روز) است - ضخیم تر اما نفوذپذیرتر. نرخ نرمال شده (نفوذ × ضخامت) نفوذپذیری واقعی ماده است: PFA خاموش شده 100-138 g·mm/m²·day، PFA آنیل شده 12-45 g·mm/m²·day. بازپخت نفوذپذیری را 3-5× کاهش می دهد.

چرا استون با مواد نفوذ کننده غیر متورم{0} متفاوت است؟
برای گازهای غیر متورم (N2، O2، CO2) نفوذپذیری متناسب با 1/ضخامت است. هر چه ضخیم تر باشد، نفوذ پذیری کمتری دارد. برای حلال های متورم (استون، MEK، اتیل استات، تولوئن)، نفوذ با پلاستیک سازی پلیمر ادامه می یابد. ضریب انتشار ثابت نیست. در دیواره ضخیم و بسیار تحت فشار استون ادم بیشتری ایجاد می کند و باعث افزایش بیشتر D می شود. این کاتالیزور خودکار-است. در دیواره{9}}کم آنیل شده، فاز آمورف در نواحی کریستالی نگه داشته می‌شود و PFA در برابر تورم مقاومت می‌کند.

مفاهیم عملی برای انتخاب بخاری
برای سرویس بخار استون (یا هر حلال تورم):

فرض نکنید ضخیم تر بهتر است - همیشه آمار نفوذ حلال خاص را در دمای عملیاتی بخواهید.

از PFA آنیل شده (اکستروژن پست بازپخت 200 درجه-، 4-8 ساعت) استفاده کنید. این امر نفوذپذیری را به میزان 2-5، مستقل از ضخامت کاهش می دهد.

تنش پسماند را با انحنای حلقه شکاف اندازه گیری کنید. فقط بخاری هایی با منحنی R> 300 میلی متر (σ_res < 2 مگاپاسکال) بپذیرید.

دمای پایین تر: نفوذپذیری استون به ازای هر 10 درجه کاهش به نصف کاهش می یابد.

فیلد نمونه
بخار استون در یک راکتور دارویی با استفاده از یک بخاری PFA 2.5 میلی‌متری (آب{2}} خاموش شده، به عنوان{3}} اکسترود شده) تا 60 درجه حرارت داده شد. نفوذ 45 گرم در متر مربع · روز بود و هسته فلزی به سرعت خورده شد (هجوم استون / H2O / پراکسید). بخاری ها 6 ماه دوام آوردند. این گیاه به یک بخاری PFA آنیل شده 1.5 میلی متری (200 درجه / 4 ساعت آهسته خنک{12}} آنیل شده) تغییر داده شد. نفوذ به 10 گرم در متر مربع · روز کاهش یافت. عمر بخاری 3+ سال. بخاری نازک تر و خوب پردازش شده بهتر از ضخیم تر و بد پردازش شده بود.

بازرسی آسیب تورم
برای بخاری در سرویس استون، به دنبال:

پلاستیک سازی (چسبندگی در سطح)

تورم (1-2% افزایش قطر)

مجنون، 10× ماگ
اگر بخاری وجود داشته باشد، ضخامت دیواره تاثیری در تخریب آن ندارد.

نتیجه‌گیری: فرآوری برای حلال‌های متورم بر ضخامت غالب است
برای بخار استون در دمای 60 درجه، بخاری PFA با دیواره ضخیم‌تر (2.5 میلی‌متر) می‌تواند نفوذ بیشتری نسبت به بخاری با دیواره نازک‌تر (1.5 میلی‌متر) نشان دهد، اگر دیواره ضخیم‌تر با خنک‌سازی سریع (آب خاموش، تنش پسماند بالا، بلورینگی ضعیف) تولید شود. تنش کششی باقیمانده تأثیر تورم و پلاستیسیزه شدن استون بر PFA را افزایش می دهد. خنک شدن و بازپخت آهسته نفوذپذیری را 3-5 بار کاهش می دهد، به طوری که یک دیوار 1.5 میلی متری خوب پردازش شده بهتر از یک دیوار 2.5 میلی متری ضعیف است. برای حلالهای متورم از PFA با تنش پسماند کم استفاده کنید و بازپخت را مشخص کنید. ضخامت چیز اصلی نیست. فرآیند مهم است. PFA را آنیل کنید، تنش را اندازه گیری کنید و داده ها را باور کنید نه ضخامت. یک دیوار ضخیم تحت فشار یک اسفنج است. مانع یک دیوار نازک آنیل شده است سد را انتخاب کنید.