Electron-beam (e-beam) treatment of PFA creates low levels of cross-linking between polymer chains (0.5–2% cross-link density). A lightly cross-linked PFA heater can exhibit 40–60% lower permeation to chlorine gas (Cl₂) at 1 bar and 80°C compared to uncross-linked PFA of the same thickness. The cross-links reduce the free volume of the amorphous regions, creating a more tortuous diffusion path for Cl₂ molecules (kinetic diameter 0.32 nm). Cross-linking also suppresses the swelling that normally occurs when Cl₂ dissolves into PFA, which would otherwise increase free volume. However, excessive cross-linking (>5%) PFA ভঙ্গুর করে তোলে এবং ক্র্যাকিং প্রবণ করে। ক্লোরিন গ্যাস পরিষেবার জন্য, হালকাভাবে ক্রস-লিঙ্কযুক্ত PFA (e-বিম ডোজ 50-150 kGy) একটি সর্বোত্তম ভারসাম্য প্রদান করে: ক্ষয় ছাড়াই নিম্নতর প্রবেশ। চিকিত্সা উৎপাদন খরচে 10-20% যোগ করে কিন্তু ক্লোরিন পরিষেবায় হিটারের আয়ু 2-3× বাড়িয়ে দেয়।
পারমিয়েশনে ক্রস-লিঙ্কিং প্রভাব
ক্লোরিন পারমিয়েশন দ্রবণকে অনুসরণ করে আনক্রস-লিঙ্কযুক্ত PFA-তে, নিরাকার অঞ্চলে মুক্ত আয়তন থাকে যা Cl₂ অণুগুলিকে তুলনামূলকভাবে সহজে ছড়িয়ে দিতে দেয়। ক্রস-লিঙ্কগুলি শারীরিক বাধা হিসাবে কাজ করে, অণুগুলিকে দীর্ঘ পথ ভ্রমণ করতে বাধ্য করে (টর্টুওসিটি ফ্যাক্টর τ 1 থেকে 2-3 পর্যন্ত বৃদ্ধি পায়)। ই-বিম ট্রিটমেন্ট Cl₂ এর দ্রবণীয়তাও কমিয়ে দেয় কারণ পলিমার কম প্লাস্টিকাইজযোগ্য। সম্মিলিত প্রভাব P 40-60% কমিয়ে দেয়।
80 ডিগ্রিতে 1 মিমি পিএফএ ফিল্মের জন্য পরীক্ষামূলক ডেটা, 1 বার Cl₂:
| ক্রস-লিঙ্কের ঘনত্ব | ই-বিম ডোজ (kGy) | প্রবেশের হার (g/m²·দিন) | হ্রাস বনাম আনক্রস-লিঙ্ক করা হয়েছে | প্রসার্য শক্তি (MPa) | বিরতিতে দীর্ঘতা (%) |
|---|---|---|---|---|---|
| 0% (আনক্রস-লিঙ্কযুক্ত) | 0 | 2.5–3.5 | 0% | 28 | 320 |
| 0.5% | 50 | 1.5–2.0 | 40% | 29 | 280 |
| 1.0% | 100 | 1.2–1.6 | 50% | 30 | 240 |
| 1.5% | 150 | 1.0–1.3 | 60% | 30 | 200 |
| 2.0% | 200 | 0.8–1.1 | 70% | 29 | 150 |
| 3.0% | 300 | 0.6–0.8 | 75% | 25 | 80 |
| 5.0% | 500 | 0.4–0.5 | 85% | 18 | 30 |
ক্লোরিন পরিষেবার জন্য সর্বোত্তম হল 1-2% ক্রস-লিঙ্কিং (ডোজ 100-200 kGy)। দীর্ঘতা 150% এর উপরে থাকে, নমনীয়তা নিশ্চিত করে।
কেন ক্রস{0}}লিঙ্ক করা ক্লোরিনের জন্য বিশেষভাবে সাহায্য করে
ক্লোরিন অণুগুলি পোলারাইজযোগ্য এবং ফ্লুরোপলিমারগুলির সাথে একটি শক্তিশালী মিথস্ক্রিয়া রয়েছে। আনক্রস-লিঙ্কযুক্ত পিএফএ-তে, Cl₂ ফুলে যায় (0.5-1.5% ভলিউম বৃদ্ধি), যা আরও মুক্ত ভলিউম বাড়ায় এবং পারমিয়েশনকে ত্বরান্বিত করে (স্বয়ংক্রিয়-ক্যাটালিটিক)। ক্রস-লিঙ্কযুক্ত পিএফএ ফোলা প্রতিরোধ করে কারণ সমযোজী ক্রস-লিঙ্ক চেইন চলাচলে বাধা দেয়। ফোলা কমে যায়<0.2%, eliminating the auto-catalytic effect.
ক্লোরিনও PFA চেইন শেষের সাথে ধীরে ধীরে প্রতিক্রিয়া করে ({0}}COCl গ্রুপ গঠন করে)। ক্রস-লিঙ্কিং অ্যাক্সেসযোগ্য চেইন প্রান্তের সংখ্যা হ্রাস করে (চেইন একসাথে বাঁধা)। অবক্ষয়ের হার 30-50% হ্রাস পেয়েছে।
বাণিজ্য-অফ এবং সীমাবদ্ধতা
হালকাভাবে ক্রস-লিঙ্কযুক্ত PFA-এর বেশ কিছু অসুবিধা রয়েছে:
প্রসারিত হ্রাস: 2% ক্রস-লিঙ্কিং এ, প্রসারণ 300% থেকে 150%-এ নেমে আসে – এখনও বেশিরভাগ অ্যাপ্লিকেশনের জন্য গ্রহণযোগ্য।
নিম্ন তাপ স্থিতিশীলতা: Cross-linked PFA degrades faster at >220°C (starts to char). Not suitable for high-temperature service (>200 ডিগ্রি)।
বর্ধিত কঠোরতা: শোর ডি 66 থেকে 70-72 পর্যন্ত বৃদ্ধি পায়। কম নমনীয়, তীক্ষ্ণ বাঁকের নিচে ক্র্যাকিংয়ের প্রবণতা বেশি।
বেশি খরচ: ই-বিম ট্রিটমেন্ট হিটারের দামে 10-20% যোগ করে।
For chlorine gas service below 100°C, the benefits outweigh the drawbacks. For hot chlorine (>120°C) or high pressure (>5 বার), ক্রস-লিঙ্কযুক্ত PFA এখনও অবনমিত হয়; কোয়ার্টজ বা ধাতু ব্যবহার করুন।
ক্রস সনাক্তকরণ-লিঙ্কিং
ক্রস-লিঙ্কের ঘনত্ব এর দ্বারা পরিমাপ করা যেতে পারে:
ফোলা পরীক্ষা: জাইলিনের মধ্যে 80 ডিগ্রিতে 24 ঘন্টা ডুবিয়ে রাখুন। আনক্রস-লিঙ্কযুক্ত পিএফএ 10-15% ফুলে যায়; ক্রস-লিঙ্কযুক্ত পিএফএ ফুলে যায় 2-5% (ওজন অনুসারে)।
DSC (ডিফারেনশিয়াল স্ক্যানিং ক্যালোরিমিট্রি): ক্রস-লিঙ্কিং গলিত এন্ডোথার্ম এলাকাকে হ্রাস করে (নিম্ন স্ফটিকতা স্পষ্ট)। সোজাসাপ্টা নয়।
প্রসারিত পরীক্ষা: একটি 1 সেমি ফালা কাটা; প্রসারিত ক্রস-লিঙ্কযুক্ত PFA এর প্রসারণ কম।
ক্ষেত্রের উদাহরণ
একটি ক্লোরিন ডাই অক্সাইড জেনারেটর 70 ডিগ্রিতে 1 বার Cl₂ গ্যাসে PFA হিটার ব্যবহার করে। স্ট্যান্ডার্ড PFA হিটার 12-18 মাস পরে ব্যর্থ হয়েছে (কোরটির পারমিয়েশন ক্ষয়)। প্ল্যান্টটি ই-বিম ট্রিটড পিএফএ (1.5% ক্রস-লিঙ্কড, 150 kGy) তে স্যুইচ করেছে। হিটারের আয়ু 48+ মাস পর্যন্ত বাড়ানো হয়েছে৷ অতিরিক্ত $100 হিটার প্রতি 8 মাসের মধ্যে নিজের জন্য প্রদান করে।
উপসংহার: হালকা ক্রস-লিঙ্কিং (1–2%) 50-60% দ্বারা ক্লোরিন পারমিয়েশন হ্রাস করে
Lightly cross-linked PFA (e-beam treated, 1–2% cross-link density, 100–200 kGy) shows 40–60% lower permeation to chlorine gas at 1 bar compared to uncross-linked PFA. The cross-links reduce free volume, suppress swelling, and create a more tortuous diffusion path. For chlorine gas service up to 100°C, specify lightly cross-linked PFA. The 10–20% cost premium extends heater life by 2–3×. Do not over-cross-link (>3%): উপাদান ভঙ্গুর হয়ে যায়। ভারসাম্য চাবিকাঠি. ক্লোরিন পিএফএ প্রবেশ করে; ক্রস-লিঙ্কগুলি ক্লোরিন ব্লক করে। ইলেকট্রন দিয়ে চিকিত্সা, গ্যাস ব্লক, জীবন প্রসারিত. ক্লোরিনের জন্য, হালকাভাবে-লিঙ্ক ক্রস করুন। উচ্চ তাপমাত্রার জন্য, ক্রস-লিঙ্কিং এড়িয়ে চলুন। বুদ্ধিমানের সাথে নির্বাচন করুন।
