Ưu điểm của sợi thủy tinh trong thiết bị hóa chất dựa trên than chì

Than chì được sử dụng rộng rãi trong sản xuất thiết bị hóa chất do khả năng chống ăn mòn, độ dẫn điện và độ ổn định nhiệt tuyệt vời. Tuy nhiên, than chì thể hiện các tính chất cơ học tương đối yếu, đặc biệt là trong điều kiện va đập và rung động.Sợi thủy tinh, là vật liệu composite hiệu suất cao, mang lại những lợi thế đáng kể khi ứng dụng vào thiết bị hóa chất gốc than chì do khả năng chịu nhiệt, chống ăn mòn và các đặc tính cơ học vượt trội. Những lợi thế cụ thể bao gồm:

(1) Hiệu suất cơ học được cải thiện

Độ bền kéo của sợi thủy tinh có thể đạt tới 3.450 MPa, vượt xa độ bền kéo của than chì, thường dao động từ 10 đến 20 MPa. Bằng cách kết hợp sợi thủy tinh vào vật liệu than chì, hiệu suất cơ học tổng thể của thiết bị có thể được cải thiện đáng kể, bao gồm khả năng chống va đập và rung động.

(2) Khả năng chống ăn mòn

Sợi thủy tinh cho thấy khả năng chống chịu tuyệt vời với hầu hết các loại axit, kiềm và dung môi. Trong khi bản thân than chì có khả năng chống ăn mòn cao,sợi thủy tinhcó thể cung cấp hiệu suất vượt trội trong môi trường hóa chất khắc nghiệt, chẳng hạn như điều kiện nhiệt độ cao và áp suất cao, môi trường oxy hóa hoặc môi trường axit flohydric.

(3) Cải thiện tính chất nhiệt

Sợi thủy tinh có hệ số giãn nở nhiệt (CTE) cực thấp, khoảng 5,0×10−7/°C, đảm bảo độ ổn định về kích thước dưới ứng suất nhiệt. Ngoài ra, điểm nóng chảy cao (1.400–1.600°C) mang lại khả năng chống chịu nhiệt độ cao vượt trội. Những đặc tính này cho phép thiết bị graphite gia cường bằng sợi thủy tinh duy trì tính toàn vẹn về cấu trúc và chức năng trong môi trường nhiệt độ cao với độ biến dạng tối thiểu.

(4) Ưu điểm về trọng lượng

Với mật độ khoảng 2,5 g/cm3, sợi thủy tinh nặng hơn một chút so với than chì (2,1–2,3 g/cm3) nhưng nhẹ hơn đáng kể so với các vật liệu kim loại như thép hoặc nhôm. Việc tích hợp sợi thủy tinh vào thiết bị than chì giúp tăng hiệu suất mà không làm tăng đáng kể trọng lượng, duy trì được tính nhẹ và di động của thiết bị.

(5) Hiệu quả chi phí

So với các vật liệu composite hiệu suất cao khác (ví dụ: sợi carbon), sợi thủy tinh tiết kiệm chi phí hơn, do đó có lợi thế cho các ứng dụng công nghiệp quy mô lớn:

Chi phí nguyên vật liệu:Sợi thủy tinhchủ yếu sử dụng thủy tinh giá rẻ, trong khi sợi carbon lại dựa vào acrylonitrile đắt tiền.

Chi phí sản xuất: Cả hai vật liệu đều cần xử lý ở nhiệt độ cao và áp suất cao, nhưng sản xuất sợi carbon liên quan đến các bước phức tạp bổ sung (ví dụ: trùng hợp, ổn định oxy hóa, cacbon hóa), làm tăng chi phí.

Tái chế và thải bỏ: Sợi carbon khó tái chế và gây ra rủi ro cho môi trường nếu xử lý không đúng cách, dẫn đến chi phí thải bỏ cao hơn. Ngược lại, sợi thủy tinh dễ quản lý hơn và thân thiện với môi trường hơn trong các tình huống cuối vòng đời.