مشکل رسوب رزین در ذخیره سازی ملامین{0}}فرمالدئید
رزینهای ملامین{0}فرمالدئید (MF) در دمای 60 تا 80 درجه ذخیره میشوند تا جریان پذیری را حفظ کنند و به تدریج لایههای آمینوپلاست را از طریق پلیمریزاسیون تراکمی بر روی سطوح گرم شده رسوب دهند. بخاریهای استاندارد PFA 2{5}}3 میلیمتر رزین سخت و متقاطع را در عرض 500 تا 800 ساعت جمعآوری میکنند که انتقال حرارت را کاهش میدهد و نیاز به حذف مکانیکی دارد. پیوند سطحی مونومرهای آبدوست (به عنوان مثال، پلی وینیل الکل یا پلی اکریلیک اسید) روی PFA یک لایه هیدراتاسیون ایجاد می کند که در برابر چسبندگی رزین مقاومت می کند. داده های مقایسه ای از 18 تاسیسات رزین MF نشان می دهد که سطوح PFA پیوندی زمان القایی برای چسبندگی رسوب را از 200 ساعت به 1800 ساعت افزایش می دهد که یک بهبود 9 برابری است، در حالی که مقاومت شیمیایی در برابر رزین قلیایی (pH 9-10) حفظ می شود.
مکانیسم پیوند هیدروفیل و لایه هیدراسیون
لایه آبدوست پیوند شده، معمولاً 200{8}}500 نانومتر ضخامت دارد، مولکول های آب را از طریق پیوند هیدروژنی بی حرکت می کند و یک مانع فیزیکی بین سطح PFA و پیش سازهای رزین MF راکتیو ایجاد می کند. اندازه گیری زاویه تماس PFA استاندارد را در 105 درجه (آبگریز) نشان می دهد در حالی که PFA پیوندی 35 درجه -45 درجه (آب دوست) را نشان می دهد. در رزین MF آبی حاوی 40 تا 50 درصد آب، سطح پیوندی هیدراته از تماس مستقیم بین الیگومرهای آمینوپلاست و پلیمر جلوگیری می کند و تشکیل پیوندهای کووالانسی را که لایه های رسوبی را لنگر می اندازند، به تاخیر می اندازد. طیفسنجی فوتوالکترون اشعه ایکس تأیید میکند که پس از 1000 ساعت در رزین MF در دمای 70 درجه، PFA استاندارد 0.8 درصد نیتروژن (از رزین جذبشده) را نشان میدهد، در حالی که PFA پیوندی 0.1 درصد نیتروژن را نشان میدهد.
گسترش زمان القایی و سینتیک رشد سپرده
دوره القایی برای چسبندگی رسوب روی PFA استاندارد در رزین MF در دمای 70 درجه به طور متوسط 180-220 ساعت است که در طی آن سطح از نظر بصری تمیز میماند. پس از القا، رسوب به سرعت در 0.15 میلی متر در روز رشد می کند تا زمانی که به ضخامت تعادل 2-3 میلی متر برسد که در آن برش ناشی از گردش رزین تجمع بیشتر را محدود می کند. در PFA پیوندی، دوره القاء به 1600-2000 ساعت افزایش می یابد زیرا لایه هیدراتاسیون باید قبل از اینکه رزین بچسبد جابجا شود یا آبگیری شود. کم آبی به دمای پایدار بالای 90 درجه یا شرایط گرسنگی رزین نیاز دارد. هنگامی که رسوب روی سطوح پیوند شده شروع می شود، رشد کندتر است (0.05 میلی متر در روز) زیرا آب دوستی باقیمانده تا حدی از اتصال عرضی تک لایه اول جلوگیری می کند.
دوام پیوند تحت شرایط رزین قلیایی
طول عمر پیوند آبدوست در رزین MF داغ به پایداری پیوند کووالانسی پیوند مونومر به سطح PFA بستگی دارد. پیوند آغاز شده با پلاسما با اسید اکریلیک باعث ایجاد پیوندهای C{2}C مقاوم در برابر هیدرولیز در pH 9-10 میشود. پس از 3000 ساعت در رزین MF در دمای 75 درجه، آنالیز سطح 85 درصد ضخامت لایه پیوندی را نشان میدهد. پیوندهای شروع شده با پراکسید- پیوندهای C{10}}O- کمتر پایدارتری ایجاد میکند که در مدت مشابه ۶۰ درصد تخریب میشوند. برای برنامههای ذخیرهسازی طولانیمدت مخزن (12 تا 18 ماه بین دورههای تمیز کردن)، سطوح پیوند شده با پلاسما را با مونومرهای اسید اکریلیک مشخص کنید. هزینه اضافی پیوند پلاسما (30-40٪ نسبت به PFA استاندارد) از طریق کاهش فرکانس تمیز کردن و حذف جایگزینی بخاری جبران می شود.
مقاومت در برابر رسوب با اصلاح سطح
| نوع سطح بخاری | زاویه تماس (آب) | زمان القایی برای واریز در 70 درجه (ساعت) | پست-نرخ رشد القایی (میلی متر/روز) | زمان پیش بینی شده تا سپرده 2 میلی متری |
|---|---|---|---|---|
| PFA استاندارد (تغییر نشده) | 105 درجه | 200 | 0.15 | 290 ساعت |
| پلاسما{0}PVA پیوندی (پلی وینیل الکل) | 40 درجه | 1700 | 0.06 | 2000+ ساعت |
| پلی اکریلیک اسید پیوندی پلاسما- | 45 درجه | 1800 | 0.05 | 2200+ ساعت |
| PFA اچ شده شیمیایی (شاهد) | 85 درجه | 350 | 0.12 | 500 ساعت |
تعامل ضخامت دیوار با سطوح پیوندی
وجود یک پیوند آبدوست نیاز به ضخامت دیواره PFA کافی برای یکپارچگی مکانیکی و مانع شیمیایی را برطرف نمی کند. با این حال، از آنجایی که سطوح پیوندی تجمع رسوب را به شدت کاهش میدهند، بخاری در دمای سطح پایینتر برای دورههای طولانیتری کار میکند و استرس حرارتی روی پلیمر را کاهش میدهد. بخاریهای با سطوح پیوندی و دیوارههای 2.0 میلیمتری عمر مفیدی بیش از 8000 ساعت در رزین MF دارند، در مقایسه با 3000 ساعت برای PFA استاندارد با دیوارههای 2.5 میلیمتری. دیواره های نازک تر انتقال حرارت را بهبود می بخشد و دمای سیم داخلی را 8-10 درجه برای همان شار حرارتی کاهش می دهد که باعث افزایش بیشتر عمر پلیمر می شود. برای نصب تانک های جدید، بخاری های PFA پیوندی 1.8-2.0 میلی متری را به جای PFA استاندارد 2.5 میلی متری مشخص کنید.
شرایط کاربردی که به سطوح پیوندی نیاز دارند
همه کاربردهای ذخیره سازی رزین MF به یک اندازه از پیوند آبدوست سود نمی برند. رزین های با محتوای آب کم (زیر 30 درصد) یا سطوح شتاب دهنده پخت بالا (کلرید آمونیوم، اسید فسفریک) پایداری لایه هیدراتاسیون را کاهش می دهند. در رزین هایی با آب کمتر از 25 درصد، مزیت زمان القاء از 9 برابر به 3-4 برابر کاهش می یابد زیرا آب ناکافی لایه هیدراتاسیون را حفظ می کند. برای رزینهای MF با جامد بالا (65٪ غیرفرار)، PFA استاندارد با چرخههای تمیز کردن منظم ممکن است مقرونبهصرفهتر باشد. برعکس، رزینهای دارای آب بالای 50 درصد و بدون کاتالیزور اسیدی، حداکثر سود پیوند را نشان میدهند، با برخی از تأسیسات، عملیات تمیز 12 ماهه با استفاده از PFA پیوندی در مقابل فواصل 2 ماهه با سطوح استاندارد گزارش میدهند.
راهنمای مشخصات برای بخاری های مخزن رزین MF
برای مخازن ذخیرهسازی رزین ملامین{0}}فرماالدئید با محتوای آب بیش از 35 درصد و دمای عملیاتی کمتر از 80 درجه، بخاریهای PFA با اصلاح سطح اسید پلیاکریلیک پلاسما-پیوند شده را مشخص کنید. نیاز به گواهی زاویه تماس زیر 50 درجه با استفاده از آب دیونیزه و تأیید ضخامت پیوند (200{18}}500 نانومتر) با روش بیضیسنجی در نمونههای تولیدی. برای مخازن با عملکرد متناوب که در آن رزین برای دوره های طولانی ایستا باقی می ماند، مزایای پیوند کاهش می یابد زیرا شرایط استاتیک بدون توجه به شیمی سطح، آبگیری را تسریع می کند. به جای آن PFA استاندارد 2.2 میلی متری را مشخص کنید. هنگام درخواست قیمت، محتوای آب رزین، pH و وجود کاتالیزورهای پخت را ارائه دهید. تامین کنندگان با تجربه در اصلاح سطح پلیمر می توانند مونومر و روش پیوند بهینه را برای شیمی رزین خاص توصیه کنند. برای تأسیساتی که در حال حاضر بخاری ها را هر 2 تا 3 ماه تمیز می کنند، ارتقاء به PFA پیوندی معمولاً فواصل تمیز کردن را به 8-12 ماه افزایش می دهد، که حق بیمه 30-40٪ را از طریق کاهش کار و افزایش در دسترس بودن مخزن توجیه می کند. برای کاربردهای حیاتی که در آن ریزش رسوب می تواند محصولات نهایی را آلوده کند (مثلاً رزین های MF در تماس با غذا)، سطوح پیوندی خطر پوسته پوسته شدن را با جلوگیری از تشکیل رسوب ضخیم به طور کلی از بین می برند.
