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渗透

渗透

PTFE软管和渗透

PTFE分子是被氟原子包围的碳原子的长链。每个碳原子具有与其相连的两个氟原子。由于碳氟键具有很强的极性,并且链中的每个碳都具有与其相连的两个氟原子,这使得PTFE成为由氟代保护层包围的坚韧的碳主链,使其几乎能完全抵抗化学侵蚀。

PTFE由非晶体和晶体结构组成,相比而言,晶体结构更致密。结构越密,它们对气体的渗透性越低。PTFE的晶体结构可以修改以提高其渗透性。

PTFE软管中的主要渗透类型源自糊膏挤压成型工艺。由于PTFE聚合物与润滑剂混合以帮助挤压、再蒸发,它在PTFE衬里中留下微小的空隙。根据气体分子的大小,渗透速率可以通过这些空隙而变化。PTFE软管中的空隙可以通过使软管通过缓慢烧结或甚至后烧结过程来控制和减小。这些方法有助于使PTFE分子更结晶,从而减小空隙的大小并减少渗透量。非常小的分子气体也可以通过非晶体PTFE,这是因为分子在其中随机排列。由于气体不如更结晶的结构那样致密,从而使得气体可以通过。

软管的壁厚度还有助于减慢渗透速率,但是一旦路径已经穿过壁锻造气体,如果条件保持不变,则其将以稳定状态渗透。

与氟化学性质相似的原子,例如氯和溴,可以渗透通过PTFE的结构。渗透机理取代聚合物链中的一个原子。氯原子可以代替在PTFE表面上的PTFE聚合物链上的氟原子。然后,它可以跳至在结构中更进一步的PTFE分子,以此类推穿过材料的整个厚度。气体渗透通过PTFE软管的速度受以下一个或多个因素的影响:壁厚、温度、内部压力、软管内部和外部之间的压差、软管在应用中的挠曲性以及所使用的PTFE粉末的质量。

聚合物层厚度

如果测试以相同方式制造、由相同材料制成的两个聚合物层的渗透速率,则会发现穿过较厚层的渗透速率将低于穿过较薄层的渗透速率。多数情况下,渗透速率的下降与厚度呈非线性关系,常常以大致的对数方式递减。然而,随着厚度继续增加,我们会发现渗透速率趋于稳定,而非继续下降。

温度

随着温度增加,通过PTFE壁的渗透速率以非线性方式增加。这是由以下因素导致的:(a)气体将随着温度增加而变得更易溶于聚合物中(b)在聚合物链之间单个原子的交换量增加,(c)聚合物体积增加,导致在单个聚合物链之间有更多的空间。

聚合物层压差

随着聚合物层两侧的压差增加,通过PTFE和PFA的渗透速率在大多数情况下以大致线性的方式增加。

内部压力

随着气体压力的增加,渗透速率以线性方式增加。

注意事项

在实验室条件下对不同厚度的PTFE薄片进行测试。对于特定的PTFE软管应用数据,建议按照ISO 4080:2009进行测试样品。

如果您对您的应用有任何疑问,请与您当地的KA代理人联系。