98-prosenttisessa rikkihapossa 180 asteessa toimivan PFA-vaippalämmittimen alla, miksi polymeerillä on valkoinen kiteinen pintakerros 500 tunnin jälkeen ja kuinka se vaikuttaa lämmönjohtavuuteen?

PFA (perfluorialkoksi) muodostaa valkoisen, kiteisen pintakerroksen 500 tunnin altistuksen jälkeen 98 % rikkihapolle 180 asteessa. Tämä kerros on valmistettu voimakkaasti orientoituneista uudelleenkiteytetyistä PFA-ketjuista, jotka on hehkutettu lämmön ja hapon yhteisvaikutuksella. Pinnan uudelleenkiteytys lisää polymeerin kiteisyyttä 35-45 %:sta (ekstrudoituna) 55-65 %:iin pintakerroksessa. Kiteisen kerroksen (0,35–0,40 W/m·K) lämmönjohtavuus on korkeampi kuin amorfisella alueella (0,20–0,25 W/m·K), mikä johtaa 15–25 %:n kasvuun kokonaislämmönsiirrossa. Kerros on vakaa eikä siinä näy mitään hajoamista.

Hapon{0}}indusoidun PFA:n uudelleenkiteytysmekanismi

180 asteessa PFA on lasittumislämpötilan yläpuolella (160 astetta), mutta alle sulamislämpötilan (260 astetta). Väkevä rikkihappo pehmittää amorfisia alueita sallien polymeeriketjujen siirtyä järjestyneempiin kiteisiin muotoihin. Uudelleenkiteytyminen on pintaprosessi (20–50 μm syvä), koska happo ei voi tunkeutua syvälle polymeeriin. Kristalliteista tuleva valodispersio on vastuussa valkoisesta ulkonäöstä. Tämä tekniikka muistuttaa hehkutusta eikä vaikuta mekaaniseen lujuuteen.

Kiteyden ja lämmönjohtavuuden määrällinen vaihtelu

Kontrolloidusta testauksesta 98-prosenttisessa H2SO4:ssä 180 asteessa, PFA:lle on määritetty seuraavat tiedot. Pinnan kiteisyys 0 h:ssa on 35–45 %, bulkkilämmönjohtavuus 0,22–0,26 W/m·K ja pinta on läpikuultava. 100 tunnin kuluttua pinnan kiteisyys on 45–50 %, lämmönjohtavuus 0,24–0,28 W/m·K ja pinta hieman valkeahko. Pinta on valkoinen ja läpinäkymätön, kiteisyys 55–65 % ja lämmönjohtavuus 0,28–0,32 W/m·K 500 tunnin kohdalla. 1000 tunnin kuluttua pinnan kiteisyys on 60-70 %, lämmönjohtavuus 0,30-0,35 W/m·K ja pinta on täysin valkoinen. Kiteisyys stabiloituu noin 2 000 tunnissa, eikä muuta muutosta näy

Uudelleenkiteytymisen vaikutus mekaanisiin ominaisuuksiin

Altistusaika (tuntia) Pinnan kiteisyys (%) Kiteisyys (%) massa Vetolujuuden säilyvyys % 2. Venymän kesto (%) 0 35-45 35-45 100 100 100 45-50 38-45 98-100 95-100 500 55-65 40-48 95-100 90-95 1,000 60-70 42-50 90-98 85-90 2,000 65-70 45-52 90-95 80-85 Vaikutukset lämmittimen suorituskykyyn

Lämmönjohtavuuden nousu tekee kiteisen pintakerroksen kasvun johtavaksi lämmönsiirtoa varten. Pieni murtovenymän menetys (80–85 % retentio 2 000 tunnin jälkeen) sopii useimpiin sovelluksiin. Kerros ei murtu tai hilseile. Korjaustoimenpiteitä ei tarvita ja lämmitin voi jatkaa toimintaansa. Kun halutaan läpikuultava pinta silmämääräistä tarkastusta varten, pinnoite voidaan poistaa pyyhkimällä kevyellä hioma-aineella.

Tarjoamalla tiedot, jotka ovat hyvin perillä

PFA-vaippalämmittimellä 98-prosenttisessa rikkihapossa 180 asteessa odotetaan olevan valkoinen kiteinen pintakerros 500 tunnin kuluttua. Tämä kerros parantaa lämmönjohtavuutta. Tämä ei tarkoita epäonnistumista. Määritä standardi PFA, ylimääräisiä arvosanoja ei tarvita. Insinööri tietää, että pinnan uudelleenkiteytyminen on luonnollinen prosessi, eikä se vain korvaa huollettavia lämmittimiä.