Jak vodivé PTFE kompozity umožňují anti-statické ohřívací pláště?

Čistý PTFE je jedním z nejlepších elektrických izolátorů používaných v průmyslových zařízeních a tato kvalita jej obecně činí extrémně cenným v aplikacích ponorného ohřevu. Ale uvnitř nádrží obsahujících vysoce odolná těkavá organická rozpouštědla může být stejná izolační vlastnost skrytým nebezpečím. Jak se tekutina pohybuje po hladkém povrchu PTFE, může se hromadit statická elektřina, podobně jako Van de Graaffův generátor nabíjející se třením a pohybem. Elektrostatický výboj může za nevhodných podmínek způsobit vznícení výparů rozpouštědel. Nová třída vodivých kompozitů PTFE poskytuje odpověď. Zavádějí pečlivě kontrolované množství elektrické vodivosti do pláště ohřívače. To umožňuje, aby se statický náboj bezpečně rozptýlil dříve, než se stanou škodlivými.

Trocha uhlíku dodává PTFE mírumilovnou, statickou -dispergující osobnost, která přeměňuje elektricky izolovaný povrch na povrch, který může pomalu vybíjet nahromaděný náboj.

Při zahřívání rozpouštědlových systémů Statická elektřina může být nebezpečná
Mnoho průmyslových rozpouštědel má velmi nízkou elektrickou vodivost.

Příklady:

Hexan

Toluen

Nehty, aceton

Isopropylalkohol

Ethylalkohol

Směsi na bázi ketonů

Protože tyto tekutiny proudí vysokou rychlostí přes standardní PTFE ohřívač, tření mezi kapalinou a vysoce izolačním povlakem může způsobit oddělení elektrostatického náboje.

Akumulaci náboje lze zvýšit za několika provozních podmínek:

Vysoká rychlost kapaliny

Cirkulace čerpadla

Rozrušení nebo stříkání

Deka suchým plynem

Nízká relativní vlhkost

Nevodivé materiály nádrží

Pokud nelze náboj řádně vybít, napěťový potenciál může nakonec překročit dielektrickou průraznou sílu okolní atmosféry.

Důsledkem může být elektrostatická jiskra, která může zapálit hořlavé výpary.

Myšlenka vodivých PTFE kompozitů
Vznikajícím řešením je výměna samotné PTFE pryskyřice.

Namísto čistého PTFE rozprostřeli výrobci malé množství vodivého výplňového materiálu po fluoropolymerové matrici.

Typické přísady, které jsou vodivé, jsou:

Saze

Uhlíkové nanotrubice

Částice grafitu

Vodivá uhlíková vlákna

Stále dostatečně nízká koncentrace, aby se materiál stále velmi podobal PTFE, pokud jde o odolnost proti korozi a kompatibilitu procesu.

Ale elektrické vlastnosti se drasticky liší.

Tento výzkum je základem pro koncepci vodivého PTFE kompozitního antistatického topného pláště, kterému je v současnosti věnována pozornost v odvětvích chemického zpracování.

Jak vodivá plniva upravují elektrické vlastnosti
Čistý PTFE má obecně mimořádně vysoký objemový odpor asi:

10^18 ohm-cm.

Proto je velmi dobrým izolantem.

Když jsou částice vodivého plniva rozptýleny v pryskyřici, vytvoří se mezi sousedními částicemi malé vodivé dráhy.

To může snížit měrný odpor kompozitního materiálu na řádově:

10^3 až 10^6 ohm cm

Tato vodivost není ve srovnání s kovy vysoká, ale je dostatečně vysoká, aby umožnila pomalé rozptylování-nahromaděného statického náboje.

Důležité je, že se materiál nestane elektricky vodivým materiálem, aby působil jako zkrat při normálních napětích provozního napětí ohřívače.

Místo toho je kompozit v přechodném elektrickém stavu, běžně označovaném jako anti-statický nebo rozptylující statickou elektřinu.

Jak funguje anti-statický materiál
Anti{0}}statické materiály se často vyznačují povrchovým odporem mezi:

10^5 a 10^12 ohm/čtverec

Akumulace náboje v tomto rozsahu je regulována elektrickou bezpečností a izolačním výkonem.

Tato regulovaná vodivost umožňuje plášti ohřívače:

Zabraňte hromadění místních poplatků-

Minimalizujte riziko elektrostatického výboje

Postupný rozptyl povrchových nábojů

Zvyšte bezpečnost v oblastech-zaplněných rozpouštědly

Není určen k napájení, ale k zamezení-hromadění škodlivého elektrostatického potenciálu.

Význam rovnoměrného rozložení plniva
Jedním z hlavních problémů materiálového inženýrství je rovnoměrná disperze vodivého plniva v PTFE matrici.

Špatný rozptyl má za následek:

Lokalizované izolační oblasti

Anti-statický rozdíl

Slabé elektrické cesty pro rozptyl

Mechanické závady

Nedokonalosti povrchu

Plnivo je nutné rozmístit rovnoměrně, aby celý topný plášť působil rovnoměrně po celé ploše.

Po celou dobu výroby jsou tedy nutností pokročilé postupy míchání a vytlačování.

Průmyslové aplikace-na bázi rozpouštědel
Koncept antistatického ohřívacího pláště z vodivého kompozitního PTFE je zvláště užitečný v podnicích zpracovávajících těkavá organická rozpouštědla za podmínek řízeného zahřívání.

Typické aplikace jsou:

Výroba léčiv

výroba čistých chemikálií

Výroba polovodičů

Systémy regenerace rozpouštědel

Nátěrové operace

Speciální extrakční procesy

Nebezpečí elektrostatického vznícení je v takových situacích považováno za vážný problém bezpečnosti procesu.

Anti-statický ohřívač je jednou ze součástí strategie úplné prevence výbuchu, která může zahrnovat:

Deka v dusíku

Zemnící a spojovací systémy

Přístrojové vybavení Jiskrová bezpečnost

Elektrická zařízení,-nevýbušná

Rovnováha mezi vodivostí a dielektrickou pevností
Zavedení vodivosti do PTFE vždy vede ke změně části jeho původních elektrických vlastností.

Snížení dielektrické pevnosti
Dielektrická pevnost čistého PTFE je extrémně vysoká.

Přidání vodivého plniva může snížit:

Schopnost průrazu napětí

Izolační okraj, el

Odpor povrchové izolace (

Provozní izolační vlastnosti by proto měly být udržovány v bezpečí pečlivým složením.

Účinky na potenciál chemické odolnosti
Vodivé přísady mohou mít také některé menší účinky na:

Odolnost vůči chemické propustnosti

Dlouhodobá-odolnost proti korozi

Mechanická ohebnost

Hladší top

Účinky jsou obvykle malé, ale jsou zásadními faktory při navrhování drsných chemických prostředí.

Tepelné a mechanické aspekty
Vodivá plniva mohou ovlivnit tepelné a mechanické vlastnosti materiálu pláště.

Mezi možné změny patří:

Změněné charakteristiky tepelné roztažnosti

Více tuhosti.

Odolnost proti opotřebení se změnila

Změny tepelné vodivosti

Zvláštní zájem je o systémy založené na uhlíkových nanotrubičkách, protože mají potenciál poskytovat anti{0}}statické chování při nižším obsahu plniva než typické saze.

Nižší úrovně zatížení pomáhají zachovat více původních fyzických kvalit PTFE.

Trendy vývoje materiálů v budoucnosti
Významně se zvyšuje výzkum vodivých fluoropolymerních systémů.

Připravované oblasti vývoje jsou:

Vodivé sítě vytvořené nano-

Hybridní (vodivé výplně)

Anti-statické povrchy se samo{1}}opravováním

Lepší disperzní chemie

Zlepšená chemická odolnost Zachovat

Budoucí materiály mohou představovat lepší směsi:

Statický výboj

Mechanická odolnost

Odolnost proti korozi

Elektroizolační vlastnosti (

Cílem je zkonstruovat pláště ohřívačů, které jsou speciálně navrženy pro výbušné rozpouštědlové situace, při zachování přirozených výhod fluoropolymerů.

Závěry
Vodivé PTFE kompozity jsou výrazným, stále důležitějším průlomem v disciplíně průmyslové technologie ponorného ohřevu. Zahrnutím přesně kontrolovaného množství vodivého uhlíku do matrice PTFE získávají tyto materiály schopnost bezpečně vybíjet statickou elektřinu a stále si zachovávají většinu vynikající chemické odolnosti PTFE a procesní kompatibilitu.

Technologie vodivého PTFE kompozitního antistatického topného pláště je nově vznikající oblastí, kde hlavním cílem není elektrické vedení v tradičním smyslu, ale řízené řízení elektrostatického náboje. To může být užitečné zejména v odvětvích, která využívají zpracování rozpouštědel, kde jediný výboj statické elektřiny může způsobit vážné nebezpečí výbuchu.

Vložení vodivých výplní může způsobit určité zhoršení dielektrické dokonalosti, ale výhoda zvýšené elektrostatické bezpečnosti je často považována za rozumnou-proměnu. V nebezpečných procesních prostředích nejsou nejbezpečnější materiály pouze ty, které odmítají chemicky reagovat. Jsou to také ti, kteří odmítají chovat elektrickou zášť.