مزایای الیاف شیشه در تجهیزات شیمیایی مبتنی بر گرافیت

گرافیت به دلیل مقاومت عالی در برابر خوردگی، رسانایی الکتریکی و پایداری حرارتی، به طور گسترده در ساخت تجهیزات شیمیایی مورد استفاده قرار می‌گیرد. با این حال، گرافیت خواص مکانیکی نسبتاً ضعیفی، به ویژه در شرایط ضربه و ارتعاش، از خود نشان می‌دهد.الیاف شیشهبه عنوان یک ماده کامپوزیت با کارایی بالا، به دلیل مقاومت در برابر حرارت، مقاومت در برابر خوردگی و خواص مکانیکی برتر، مزایای قابل توجهی را در هنگام استفاده در تجهیزات شیمیایی مبتنی بر گرافیت ارائه می‌دهد. مزایای خاص عبارتند از:

(1) عملکرد مکانیکی بهبود یافته

استحکام کششی الیاف شیشه می‌تواند به ۳۴۵۰ مگاپاسکال برسد که بسیار بیشتر از گرافیت است که معمولاً بین ۱۰ تا ۲۰ مگاپاسکال است. با ترکیب الیاف شیشه در مواد گرافیتی، عملکرد مکانیکی کلی تجهیزات، از جمله مقاومت در برابر ضربه و ارتعاش، می‌تواند به طور قابل توجهی بهبود یابد.

(2) مقاومت در برابر خوردگی

الیاف شیشه مقاومت بسیار خوبی در برابر اکثر اسیدها، قلیاها و حلال‌ها نشان می‌دهند. در حالی که خود گرافیت بسیار مقاوم در برابر خوردگی است،الیاف شیشهممکن است عملکرد برتر را در محیط‌های شیمیایی شدید، مانند شرایط دمای بالا و فشار بالا، اتمسفرهای اکسید کننده یا محیط‌های اسید هیدروفلوئوریک ارائه دهد.

(3) خواص حرارتی بهبود یافته

الیاف شیشه ضریب انبساط حرارتی (CTE) بسیار پایینی در حدود 5.0×10−7/°C دارند که پایداری ابعادی را تحت تنش حرارتی تضمین می‌کند. علاوه بر این، نقطه ذوب بالای آن (1400-1600°C) مقاومت فوق‌العاده‌ای در دمای بالا ایجاد می‌کند. این ویژگی‌ها به تجهیزات گرافیتی تقویت‌شده با الیاف شیشه این امکان را می‌دهد که یکپارچگی ساختاری و عملکرد خود را در محیط‌های با گرمای بالا با حداقل تغییر شکل حفظ کنند.

(4) مزایای وزن

الیاف شیشه با چگالی تقریبی ۲.۵ گرم بر سانتی‌متر مکعب، کمی سنگین‌تر از گرافیت (۲.۱ تا ۲.۳ گرم بر سانتی‌متر مکعب) است، اما به طور قابل توجهی سبک‌تر از مواد فلزی مانند فولاد یا آلومینیوم است. ادغام الیاف شیشه در تجهیزات گرافیتی، عملکرد را بدون افزایش قابل توجه وزن افزایش می‌دهد و ماهیت سبک و قابل حمل تجهیزات را حفظ می‌کند.

(5) بهره‌وری هزینه

در مقایسه با سایر کامپوزیت‌های با کارایی بالا (مانند الیاف کربن)، الیاف شیشه مقرون به صرفه‌تر هستند و این امر آنها را برای کاربردهای صنعتی در مقیاس بزرگ سودمند می‌سازد:

هزینه‌های مواد اولیه:الیاف شیشهدر درجه اول از شیشه ارزان قیمت استفاده می‌کند، در حالی که فیبر کربن به آکریلونیتریل گران قیمت متکی است.

هزینه‌های تولید: هر دو ماده نیاز به پردازش در دما و فشار بالا دارند، اما تولید الیاف کربن شامل مراحل پیچیده دیگری (مانند پلیمریزاسیون، تثبیت اکسیداسیون، کربنیزاسیون) است که باعث افزایش هزینه‌ها می‌شود.

بازیافت و دفع: بازیافت فیبر کربن دشوار است و در صورت عدم مدیریت صحیح، خطرات زیست‌محیطی ایجاد می‌کند و منجر به هزینه‌های دفع بالاتر می‌شود. در مقابل، فیبر شیشه در سناریوهای پایان عمر، قابل مدیریت‌تر و سازگارتر با محیط زیست است.