Как проводящие композиты из ПТФЭ позволяют использовать антистатические-оболочки нагревателей?

Чистый ПТФЭ является одним из лучших электроизоляторов, используемых в промышленном оборудовании, и это качество обычно делает его чрезвычайно ценным при погружном нагреве. Но внутри резервуаров, содержащих летучие органические растворители с высоким сопротивлением, те же самые изоляционные свойства могут представлять собой скрытую опасность. Когда жидкость движется по гладкой поверхности ПТФЭ, может накапливаться статическое электричество, подобно тому, как генератор Ван де Граафа заряжается за счет трения и движения. Электростатический разряд при неподходящих условиях может вызвать возгорание паров растворителя. Ответ на этот вопрос дает новый класс проводящих композитов из ПТФЭ. Они придают оболочке нагревателя тщательно контролируемую электропроводность. Это позволяет статическому заряду безопасно рассеиваться до того, как он станет опасным.

Небольшое количество углерода придает ПТФЭ спокойный,-рассеивающий статический заряд характер, превращая электрически изолированную поверхность в поверхность, способную медленно отводить накопленный заряд.

При нагреве систем растворителей статическое электричество может быть опасным
Многие промышленные растворители имеют очень низкую электропроводность.

Примеры:

Гексан

Толуол

Гвозди, ацетон

Изопропиловый спирт

Этиловый спирт

Смеси на основе кетонов

Поскольку эти жидкости текут с высокими скоростями по стандартному ПТФЭ-нагревателю, трение между жидкостью и высокоизолирующим покрытием может вызвать разделение электростатического заряда.

Накопление заряда может быть увеличено при соблюдении нескольких условий эксплуатации:

Высокая скорость жидкости

Циркуляция насоса

Взбалтывание или разбрызгивание

Одеяло сухим газом

Низкая относительная влажность

Непроводящие материалы резервуара

Если заряд не может быть должным образом разряжен, потенциал напряжения может в конечном итоге превысить прочность диэлектрического пробоя окружающей атмосферы.

Следствием этого может стать электростатическая искра, которая может воспламенить легковоспламеняющиеся пары.

Идея проводящих композитов из ПТФЭ
Новое решение — заменить саму смолу ПТФЭ.

Вместо чистого ПТФЭ производители наносят небольшое количество проводящего наполнителя на матрицу из фторполимера.

Типичными проводящими добавками являются:

Технический углерод

Углеродные нанотрубки

Графитовые частицы

Проводящие углеродные волокна

Все еще достаточно низкая концентрация, поэтому материал очень похож на ПТФЭ с точки зрения коррозионной стойкости и совместимости с технологическими процессами.

Но электрические свойства сильно различаются.

Это исследование легло в основу концепции проводящей композитной антистатической оболочки нагревателя из ПТФЭ, которой в настоящее время уделяется внимание в секторах химической обработки.

Как проводящие наполнители изменяют электрические свойства
Чистый ПТФЭ обычно имеет чрезвычайно высокое объемное сопротивление, составляющее около:

10^18 Ом-см.

Вот почему это очень хороший изолятор.

Когда частицы проводящего наполнителя диспергируются в смоле, между соседними частицами образуются небольшие проводящие пути.

Это позволяет снизить удельное сопротивление композиционного материала до порядка:

От 10^3 до 10^6 Ом см

Эта проводимость невелика по сравнению с металлами, но достаточно высока, чтобы обеспечить медленное рассеивание-накопленного статического заряда.

Важно отметить, что материал не становится электропроводящим материалом и не действует как короткое замыкание при нормальных напряжениях рабочего напряжения нагревателя.

Вместо этого композит находится в промежуточном электрическом состоянии, обычно называемом анти-статическим или рассеивающим статическое электричество.

Как работает антистатический-материал
Антистатические материалы часто характеризуются поверхностным сопротивлением в пределах:

10^5 и 10^12 Ом/квадрат

Накопление заряда в этом диапазоне регулируется электробезопасностью и изоляционными характеристиками.

Регулируемая проводимость позволяет оболочке нагревателя:

Предотвратите локальное накопление-начислений

Минимизируйте риск электростатического разряда

Постепенное рассеивание поверхностных зарядов

Повышение безопасности в зонах,-заполненных растворителями.

Он предназначен не для подачи питания, а для предотвращения-накопления вредного электростатического потенциала.

Важность равномерного распределения наполнителя
Одной из основных проблем в области материаловедения является равномерное распределение проводящего наполнителя по матрице ПТФЭ.

Плохая дисперсия приводит к:

Локализованные изолирующие области

Антистатическая-разность

Слабые электрические пути рассеяния

Механические неисправности

Дефекты поверхности

Распределять наполнитель необходимо равномерно, чтобы комплектная нагревательная оболочка работала равномерно по всей площади поверхности.

Таким образом, на протяжении всего производства необходимы передовые процедуры компаундирования и экструзии.

Промышленное применение-на основе растворителей
Концепция проводящей антистатической оболочки нагревателя из композитного ПТФЭ особенно полезна на предприятиях, перерабатывающих летучие органические растворители в контролируемых условиях нагрева.

Типичные области применения:

Производство фармацевтических препаратов

производство тонкой химии

Производство полупроводников

Системы восстановления растворителей

Операции по нанесению покрытий

Специальные процессы экстракции

В таких ситуациях опасность электростатического возгорания считается серьезной проблемой безопасности процесса.

Антистатический кожух нагревателя-является одним из компонентов общей стратегии предотвращения взрывов, которая может включать:

Одеяло в азоте

Системы заземления и соединения

Приборы Искробезопасность

Электрооборудование, взрывозащищенное-защищенное

Баланс между проводимостью и диэлектрической прочностью
Добавление проводимости в ПТФЭ всегда приводит к изменению части его первоначальных электрических свойств.

Снижение диэлектрической прочности
Диэлектрическая прочность чистого ПТФЭ чрезвычайно высока.

Добавление проводящего наполнителя может уменьшить:

Возможность пробоя напряжения

Запас изоляции, электрический

Сопротивление поверхностной изоляции (

Таким образом, эксплуатационные характеристики изоляции должны быть гарантированы за счет тщательной разработки.

Влияние на потенциал химической устойчивости
Проводящие добавки также могут оказывать незначительное влияние на:

Устойчивость к химической проницаемости

Долгосрочная-стойкость к коррозии

Механическая гибкость

Более гладкий верх

Эффекты обычно невелики, но они имеют решающее значение при проектировании агрессивных химических сред.

Термические и механические аспекты
Проводящие наполнители могут влиять на термические и механические свойства материала оболочки.

Возможные изменения включают в себя:

Измененные характеристики теплового расширения

Больше жесткости.

Изменена износостойкость

Изменение теплопроводности

Особый интерес проявляется к системам на основе углеродных нанотрубок, поскольку они обладают потенциалом обеспечения анти-статического поведения при более низких нагрузках наполнителя, чем типичные составы технического углерода.

Более низкие уровни нагрузки помогают сохранить больше первоначальных физических качеств ПТФЭ.

Тенденции развития материалов в будущем
Исследования проводящих фторполимерных систем значительно расширяются.

Направления развития:

Нано-проводящие сети

Гибрид (проводящие пломбы)

Анти-самовосстанавливающиеся-поверхности

Улучшенная химия дисперсии

Повышенная химическая стойкость

Будущие материалы могут представлять собой лучшее сочетание:

Статический разряд

Механическое сопротивление

Устойчивость к коррозии

Электроизоляционные свойства (

Цель состоит в том, чтобы разработать оболочки нагревателей, специально разработанные для использования в ситуациях с взрывоопасными растворителями, сохраняя при этом присущие фторполимерам преимущества.

Выводы
Проводящие композиты из ПТФЭ представляют собой особый, все более важный прорыв в области промышленных технологий погружного нагрева. Включая точно контролируемое количество проводящего углерода в матрицу ПТФЭ, эти материалы приобретают способность безопасно разряжать статическое электричество и при этом сохраняют большую часть выдающейся химической стойкости ПТФЭ и технологической совместимости.

Технология проводящей композитной антистатической оболочки нагревателя из ПТФЭ является новой областью, где основной целью является не электропроводность в традиционном смысле, а контролируемое управление электростатическим зарядом. Это может быть особенно полезно в отраслях, где используется обработка растворителями, где один статический разряд может вызвать серьезную угрозу взрыва.

Введение проводящих наполнителей может привести к некоторому ухудшению диэлектрических свойств, но выгода от повышения электростатической безопасности часто считается разумным компромиссом-. В опасных технологических средах самыми безопасными материалами являются не только те, которые отказываются вступать в химическую реакцию. Они также являются теми, кто отказывается затаить обиду на электричество.