Brom muammosi
Tarkibida brom va brom boʻlgan birikmalar{0}}olovga chidamli sintez, farmatsevtik bromlash reaksiyalari va suvni tozalash kimyoviy ishlab chiqarishda qoʻllaniladi. Elementli brom atrof-muhit haroratida og'ir, to'q qizil suyuqlik bo'lib, korroziy, zaharli bug' hosil qilish uchun tezda uchib ketadi. Organik erituvchilar yoki suvli eritmalarda erigan, u kuchli oksidlovchi va bromlashtiruvchi vositadir.
Brom xizmatidagi issiqlik almashtirgichlar ikki xil xavfga duch keladi: bromning o'zidan kimyoviy ta'sir qilish va bu hujumning mexanik oqibatlari-mo'rtlashuv, shishish va natijada nosozlik. Ushbu xizmat uchun ikkita ftorpolimer nomzodlar: PVDF va PTFE. Ikkalasi ham kimyoviy jihatdan chidamli sifatida sotiladi. Tarkibida brom{4}}boʻlgan oqimlarda ularning haqiqiy ishlashi ularning molekulyar tuzilishidagi tub farqlar tufayli sezilarli darajada farq qiladi.
Galogenlanish hujumi mexanizmi
PVDF poliviniliden ftorid bo'lib, takrorlanuvchi birligi -CH₂-CF₂-. Har bir polimerni takrorlash birligi uglerod bilan bog'langan ikkita vodorod atomini o'z ichiga oladi. Ushbu CH aloqalari polimer tuzilishidagi zaif nuqtalardir.
Brom erkin radikal almashtirish mexanizmi orqali PVDF ga hujum qiladi. Brom molekulalari termal yoki fotolitik inisiatsiya ostida dissotsiatsiyalanib, brom radikallarini hosil qiladi. Ushbu radikallar PVDF magistralidan vodorod atomlarini ajratib, uglerod radikallarini qoldiradi. Keyin uglerod radikallari qoʻshimcha brom bilan reaksiyaga kirishib, C-Br bogʻlarini yoki kislorod bilan karbonil va karboksil guruhlarini hosil qiladi. Natijada molekulyar og‘irligi pasaygan, kristalliligi o‘zgargan va mexanik xossalari buzilgan kimyoviy modifikatsiyalangan polimer hosil bo‘ladi.
Bromlangan PVDF -almashtirish darajasi oshgani sayin sargʻishdan jigarranggacha{1}} rangi oʻzgaradi va moʻrtlashadi. Tanaffusdagi cho'zilish 100% dan 20% gacha pasayadi. Materiallar termal yoki mexanik stress ostida yorilishi mumkin.
PTFEda -CF₂-CF₂- takrorlanuvchi birlik mavjud. Hujum qilish uchun C-H aloqalari mavjud emas. Brom radikallari faqat C-F bog'lari bilan uchrashadi, dissotsilanish energiyasi brom radikal reaksiyasidan mavjud bo'lgan energiyadan taxminan 485 kJ/mol- ancha yuqori. Vodorodning ajralishi sodir bo'lmaydi. Polimer tuzilishi buzilmagan holda qoladi.
| Degradatsiya parametri | PVDF | PTFE |
|---|---|---|
| Takrorlash birligida C-H bog'lari | Ha (birlik uchun ikkita) | Yo'q |
| Hujum mexanizmi | Erkin{0}}radikal galogenlanish (H abstraksiyasi) | Reaktsiya yo'li yo'q |
| Br₂ bug'ida 60 daraja haroratda 1000 soatdan keyin vizual o'zgarish | Sariqdan qora jigarranggacha | Hech qanday o'zgarish yo'q |
| 1000 soatdan keyin valentlik kuchini saqlash (%) | 40-60 | >95 |
| 1000 soatdan keyin cho'zilishning saqlanishi (%) | 20-40 | >90 |
| 1000 soatdan keyin vazn o'zgarishi (%) | +2 dan +8 gacha (brom birikmasi) | <0.5 |
| Nam Br₂ da maksimal xizmat ko'rsatish harorati (daraja) | ~60 (hujum tezligi bilan cheklangan) | 260 (kimyodan-mustaqil) |
Haroratni tezlashtirish omili
Brom xizmatida PVDF degradatsiyasi tezligi Arrhenius kinetikasiga mos keladi: harorat har 10 darajaga ko'tarilganda tezlik taxminan ikki barobar ortadi. 30 daraja haroratda PVDF bir necha yillik xizmat ko'rsatishi mumkin. 60 daraja haroratda xizmat muddati 12-18 oygacha qisqarishi mumkin. 80 gradusda muvaffaqiyatsizlik 3-6 oy ichida sodir bo'lishi mumkin.
PTFE ning parchalanish darajasi 260 darajadan past bo'lgan barcha haroratlarda nolga teng. Bromdagi xizmat muddati oddiy kimyoviy ishlov berish oralig'idagi haroratga bog'liq emas. Issiqlik almashtirgichning ishlash muddati-texnologik oqimning kimyoviy ta'siri bilan emas, balki bug' bosimidan mexanik o'tish bilan cheklangan.
Bu haroratning mustaqilligi brom kontsentratsiyasi yoki harorati o'zgarib turadigan jarayonlar uchun juda muhimdir. PVDF normal ish sharoitida omon qolishi mumkin, lekin haroratning keskin ko'tarilishi yoki brom kontsentratsiyasining oshishi-da tezda ishdan chiqishi mumkin. PTFE ikkalasi ham ta'sir qilmaydi.
Materialni tanlashdagi xatoning oqibatlari
Brom xizmati uchun PVDF ning arzonligi va "ftorpolimer" belgisi asosida-o'ziga xos brom mosligini o'rganmasdan- tanlanishi issiqlik almashtirgichning hujjatlashtirilgan nosozliklariga sabab bo'ldi. Dastlabki ish paytida maqbul ko'rinadigan PVDF almashtirgich asta-sekin mo'rtlashadi. Nosozlikning birinchi belgisi termal tsikl yoki mexanik zarba paytida to'satdan trubaning yorilishi bo'lishi mumkin. Yoriq, potentsial tarkibida brom bo'lgan texnologik oqimni bug 'kondensat tizimiga yoki atrof-muhitga chiqaradi.
PTFE ekvivalent issiqlik almashtirgich uchun PVDF dan 30-50% qimmatroq turadi, ammo bu buzilish xavfini yo'q qiladi. Har qanday haroratda brom xizmati uchun PTFE mos ftorpolimer tanlovidir.
Xulosa
PTFE issiqlik almashtirgichlari brom va brom{0}}tarkibidagi birikmalarga chidamli, chunki toʻliq ftorlangan polimerda brom radikallari hujum qilish uchun C-H bogʻlari yoʻq. PVDF o'zining -CH₂- guruhlari bilan progressiv halogenlanish va mo'rtlashuvga uchraydi, bunda harorat o'sishi bilan tezlashadi. PTFE haroratdan{6}}mustaqil, umrbod brom qarshiligini ta'minlaydi. PVDF doimiy brom xizmati uchun tavsiya etilmaydi, ayniqsa atrof-muhit haroratidan yuqori.
Brom va galogenlash jarayoni oqimlarida PTFE issiqlik almashinuvchisi spetsifikatsiyasi uchun muhandislik yordami brom kontsentratsiyasi, organik yoki suvli muhit, ish harorati va har qanday oldingi polimer muvofiqligi sinovi ma'lumotlari taqdim etilganda mavjud.
