Hvordan endrer fyllstoffinnholdet (15 % glassfiber vs. ufylt) i et PFA (perfluoroalkoxy) varmerør krypemotstanden ved 200 grader under en bøylespenning på 3 MPa?

Kryp er et begrensende problem i PFA varmerør ved 200 grader og 3 MPa bøylespenning. PFA ufylt har en krypehastighet på 1-2 % per 1000 timer ved 200 grader . PFA med 15 % glassfiberfyllstoff har en krypehastighet på 0,2-0,5 %/1000 timer, en forbedring på 4-5×. Glassfibrene er en forsterkning og tar belastningen, og hindrer polymerkjedene i å skli. Imidlertid produserer glassfibrene steder med spenningskonsentrasjon og kan svekke den kjemiske motstanden.

Hvordan glassfiberforsterkning minimerer kryp

I tom PFA skjer kryp via avvikling og kjedeglidning under belastning. Glassfibre (15 vekt%, 10-20 µm diameter, 200-400 µm lengde) hindrer mobiliteten til polymerkjeder. Krypehastigheten er gitt ved: ε̇=ε̇_0 × (1 - V_f)^n, hvor V_f er fibervolumprosenten og n ≈ 2. Glassfibre øker også elastisitetsmodulen opp til 1200-1500 MPa (15 % glass) fra 600 MPa (ufylt).

Kvantitativ krypehastighet versus glassfiberinnhold

For PFA har kontrollerte kryptester ved 200 grader og 3 MPa bøylespenning vist følgende. Glassfiber (ufylt) Krypehastighet 0 % 1,0-2,0 % per 1 000 timer Tid til 5 % tøyning 2 500-5 000 timer Elastisk modul 500-700 MPa For 5 % glassfiber er krypehastigheten 0,6-1,2 %/1000 500 timer - 800 timer. timer, og modulen er 700-900 MPa. For 10% glassfiber, krypehastighet på 0,3-0,8%/1000 timer, tid til 5% tøyning på 6000-15000 timer og modul på 900-1200 MPa. For 15 % glassfiber er krypehastigheten 0,2-0,5 % per 1000 timer, tiden til 5 % tøyning er 10 000-25 000 timer og modulen er 1200-1500 MPa. For 20 % glassfiber er krypehastigheten 0,1-0,3 % per 1 000 timer, tiden til 5 % tøyning er 15 000-40 000 timer, og modulen er 1 500-1 800 MPa.

Krypemotstand for valg av innhold av glassfiber

Glassfiberinnhold (%) Krypehastighet ved 200 grader (%/1000 t) Tid til 5 % tøyning (h) Elastisk modul (MPa)Anbefalt for 200 graders service 0 1.0-2.0 2,500-5,000 500-700 Nei
5 0.6-1.2 4,000-8,000 700-900 Begrenset 10 0.3-0.8 6,000-15,000 900-1,200 Ja (intermitterende) 15 0.2-0.5 10,000-25,000 1,200-1,500 Ja (kontinuerlig) 20 0.1-0.3 15,000-40,-høy (Ja) ytelse)
Glass-Fylt PFA - Tekniske vurderinger

Glass-fylt PFA har redusert kjemisk motstand i enkelte medier (HF, sterke alkalier ved høy temperatur). Glassfibrene gir en ru overflate og kan oppmuntre til begroing. CTE reduserer med glassinnholdet, og reduserer misforholdet i termisk ekspansjon. Varmeledningsevnen øker litt 15 % glass-fylt PFA anbefales for 200 graders bruk ved 3 MPa bøylespenning.

En spesifikasjon informert

For et PFA-varmerør ved 200 grader og 3 MPa bøylespenning spesifiser 15 % glassfiberfylt PFA for å redusere krypehastigheten til 0,2-0,5 %/1000 timer. Ingeniøren legger til en glassfiberforsterkning for å forbedre krypemotstanden.