Нанесение гидрофобных покрытий на металлические сетки водоотделителя

05.06.2015

Основываясь на данных проведенных экспериментов, были сделаны основные выводы о наиболее оптимальных составах смесевых вариантов фторполимерных суспензий для покрытий металлических сеток, используемых с целью отделения дисперсно-распределённой воды от реактивных и ракетных топлив. Покрытие из суспензий фторполимеров наносится на сетку из металла с целью придания ей гидрофобных свойств с таким расчётом, чтобы оставались проходные отверстия для отделения очищаемого топлива. В качестве основы применялись латунные сетки с размером ячеек 50, 80, 100 мкм.
С целью оптимизации процессов водоотделения, обеспечения полной изоляции металлической основы от окружающей среды и создания необходимой формы проходных отверстий было проверено несколько суспензионных составов, отличающихся по концентрации фторполимеров. Во всех случаях применялась смесь суспензий Ф—4Д и Ф-4МД в соотношении 90:10 по сухому остатку. Были проверены смеси этих суспензий с общим содержанием фторполимеров 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40 % массовой доли. Покрытие наносилось методом окунания с последующим отеканием излишков суспензии. В результате были получены несколько вариантов формы перекрытия ячеек, представленных на рис. 4.11.
Нанесение гидрофобных покрытий на металлические сетки водоотделителя

Исследование влияния состава композиции для фторполимерных покрытий сетки на форму проходного отверстия показало, что добавление водорастворимых агентов с температурой кипения, превышающей на 20-30 °С температуру предварительной сушки, заметно влияет на процесс формирования покрытий. В результате была разработана композиция на основе водных суспензий фторполимеров, позволяющая получать покрытия металлических сеток с максимальным водозадержанием при различных скоростях потока.
Таким образом, в ходе изучения свойств поверхности перфорированных полимеров при взаимодействии с жидкостями различной структуры, а также при поиске оптимальных соотношений компонентов водной фторполимерной суспензионной композиции для покрытий сетчатых перегородок, была разработана технология нанесения покрытий на металлические сетки, обеспечивающая равномерность перекрытия фторполимером ячеек сетки с определённой формой остаточных отверстий, обладающих заданными лиофобными и электростатическими свойствами.
Оптимизация процессов очистки топлива от коллоидно-распределенной свободной воды потребовала детального изучения смачиваемости разделительных перегородок сепарирующих элементов. По результатам анализа теории поверхностных свойств на границе раздела твердое тело-жидкость было показано, что наибольшим эффектом по использованию явления смачиваемости для разделения систем масло-вода обладают фторполимерные поверхности. Они характеризуются наименьшей свободной поверхностной энергией по отношению к другим материалам и поэтому разница в смачиваемости фторполимера водой и предельными углеводородами максимальна. Эта идея нашла воплощение при создании фильтров-водоотделителей для очистки авиационных топлив от свободной воды. Поскольку фторполимеры представляют класс различных по химическому строению и составу фторированных полимеров, были исследованы процессы смачиваемости различными жидкостями поверхности некоторых представителей этого класса.
По результатам выполненных исследований показано, что наибольшим эффектом обладают полностью фторированные полимеры политетрафторэтилена и сополимеры тетрафторэтилена с другими перфтормономерами. Поскольку для обеспечения проходимости основного потока очищаемой жидкости необходимы перегородки с отверстиями определённой формы, а сетчатая поверхность должна хорошо смачиваться углеводородными составляющими и практически не смачиваться водой, то авторами были выбраны варианты покрытий из смесевых композиций суспензий политетрафторэтилена и сополимера тетрафторэтилена с гексафторпропиленом, позволяющих наладить производство сепарирующих элементов для водоотделения от топлив.
Конструкторские проработки позволили создать серию фильтров водоотделителей различной пропускной способности от 5 до 250 м3/ч с обеспечением отделения свободной воды до остаточной концентрации
0,001 % массовой доли. Это показатель является одним из основных регламентирующих требований к авиационным и ракетным топливам, кроме, естественно, требований к содержанию основного вещества. При этом степень очистки от воды на выходе составляет менее 0,001 % массовой доли, что соответствует уровню мировых стандартов.
В целом проведённые работы явились основой при организации промышленного производства сепарирующих элементов и фильтров-водоотделителей, которыми снабжаются практически все аэропорты и авиапредприятия РФ.