Quins polímers emergents d'alt rendiment-són un desafiament al PTFE en la transferència de calor química extrema?

El PTFE i el PFA han dominat durant molt de temps els intercanviadors de calor resistents a la corrosió, però una nova classe de polímers d'alt rendiment està començant a prendre una part de l'acció, especialment en aplicacions on es requereix una major resistència o temperatura.

Introducció als nous polímers d'alt rendiment
PTFE, PFA i altres fluoropolímers s'utilitzen sovint per als intercanviadors de calor a causa de la seva resistència química i estabilitat tèrmica. Tanmateix, els nous avenços en altres polímers-d'alt rendiment ofereixen un rendiment competitiu o millor en diversos aspectes, com ara la resistència mecànica i la resistència tèrmica . Els nous polímers - PEEK, poliimides i ETFE - tenen característiques úniques que poden ser especialment útils en aplicacions d'alta temperatura, alta pressió i resistents a la radiació, però no igualen la resistència química universal del PTFE.

Polièter èter cetona (PEEK)
El PEEK és un polímer d'alta resistència que pot mantenir temperatures superiors als 250 graus i es pot utilitzar per a aplicacions d'alt rendiment on el PTFE pot no ser acceptable. Tanmateix, la resistència química del PEEK es pot veure compromesa quan s'exposa a alguns àcids forts i halògens. Malgrat aquests obstacles, la resistència mecànica, l'estabilitat dimensional i el rendiment a altes temperatures de PEEK el converteixen en l'ajust perfecte per a les indústries on l'alta pressió i la capacitat de suport de càrrega són essencials.

Usos: Configuració d'alta pressió, automoció i aeroespacial.

Pel·lícules de poliimida (p. ex. Kapton)
Les poliimides, com Kapton, són polímers resistents a temperatures molt altes que poden funcionar a temperatures superiors als 300 graus. Aquests materials són molt estables en circumstàncies dures, però són difícils de formar en tubs i tenen una compatibilitat química limitada. Les poliimides tenen molt bona estabilitat tèrmica però no són tan inerts químicament com el PTFE o el PFA. Les poliimides sovint s'utilitzen només en aplicacions especialitzades pel seu alt cost en què l'ús es justifica per la combinació d'alta temperatura i baixa exposició química.

Aplicacions Aeroespacial, electrònica i processos industrials d'alta temperatura.

Etilè Tetrafluoroetilè (ETFE)
L'ETFE és més resistent que el PTFE i normalment es ven amb la marca Tefzel. Té una resistència química considerable, encara que no tan bona com el PTFE o el PFA. ETFE també té una molt bona resistència a la radiació i es pot utilitzar a temperatures de servei de fins a 150 graus. L'ETFE és fort i resistent a la radiació, però no té la resistència química del PTFE. L'ETFE és una possibilitat per a algunes aplicacions industrials en què la resistència química és menys important que la resistència mecànica.

Aplicacions: processament químic, aplicacions d'alta resistència, configuracions resistents a la radiació

Compartiments-i consideracions
Els nous polímers tenen alguns avantatges únics i poden competir amb el PTFE en algunes aplicacions, però cadascun té els seus desavantatges. El PTFE té una resistència química gairebé universal, però els nous polímers són superiors en certs nínxols on es requereix resistència mecànica, estabilitat tèrmica o resistència a la radiació. Aquests avantatges sovint són a costa d'una compatibilitat química més baixa en comparació amb el PTFE i un cost més elevat del material. Per tant, s'ha de triar un polímer adequat després d'una consideració acurada dels paràmetres de temperatura, pressió i exposició química.

Comparació tècnica de materials principals
Resistència química Interval de temperatura del materialUtils Resistència a la radiació Resistència mecànica
PTFE Màx. 260 graus Excel·lent (universal) Baix Baix Processos químics d'ús general
PFA Fins a 260 graus Excel·lent (universal) Baix Baix Processos químics, intercanviadors de calor
PEEK Fins a 250 graus + Bona (certats àcids/halògens) Alta Baixa Aplicacions aeroespacials, automotrius i d'alta pressió
ETFE Fins a 150 graus Bona (menys que PTFE) Alta Excel·lent Condicions de radiació, usos industrials
Poliimides Fins a 300 graus + Moderada Moderada a Alta Baixa Alta-aplicacions de temperatura, aeroespacial
Paraula final
Tot i que el PTFE segueix sent el cavall de batalla per a la majoria d'aplicacions d'intercanviadors de calor resistents a la corrosió perquè, a causa de la seva resistència química inigualable, nous polímers com el PEEK, les poliimides i l'ETFE estan augmentant l'embolcall de disseny dels intercanviadors de calor en aplicacions especialitzades. Aquests materials tenen un rendiment superior a la temperatura, resistència mecànica i resistència a la radiació, però requereixen una consideració acurada de la compatibilitat química i el cost. La gamma de materials per a la transferència de calor-resistent a la corrosió continua creixent, creant noves oportunitats per a solucions dissenyades en entorns greus.