Como o conteúdo de pigmento (TiO₂ 0,5% vs{1}}%) em um aquecedor de bainha de PFA (perfluoroalcóxi) branco altera a resistência à degradação UV quando usado em ambientes externos com exposição ocasional à luz solar?
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Aquecedores de revestimento PFA branco com pigmento de dióxido de titânio (TiO 2 ) são usados para aplicações externas com exposição mínima à luz solar para refletir os raios UV. A proteção UV é limitada a 0,5% de TiO2 e a superfície do polímero degrada (descascamento, rachaduras) após 2.000 a 4.000 horas de exposição aos raios UV. A resistência UV com 2% de TiO 2 é significativamente melhorada com o tempo de degradação sendo de 8.000 a 12.000 horas. As partículas de TiO 2 absorvem e dispersam a luz UV, protegendo assim as cadeias poliméricas.
O mecanismo de proteção UV do TiO2
TiO_2 é um absorvedor-de UV com um bandgap de 3,2 eV (anatáse) ou 3,0 eV (rutilo). Ele absorve luz UV (300-400 nm) e transforma a energia em calor. As partículas também dispersam a luz UV. Isto aumenta o comprimento do percurso através do polímero. Mais locais de absorção e dispersão são fornecidos pelo maior teor de TiO₂. Se a superfície não for manuseada adequadamente, o TiO₂ pode promover a degradação do polímero. Recomendado: Rutil TiO₂ revestido com alumina/sílica.
Degradação UV quantificada em função do teor de TiO2
A PFA mostrou o seguinte em testes UV acelerados controlados por QUV (lâmpadas UVA-340, 60 graus). O tempo para a escamação da superfície a 0% de TiO₂ (PFA natural) é de 500 a 1.000 horas e o tempo para a fissuração é de 1.000 a 2.000 horas. O tempo para calcificação é de 2.000 a 4.000 horas e o tempo para fissuração é de 4.000 a 6.000 horas a 0,5% de TiO₂. Com 1% de TiO2 o tempo de escamação é de 4.000 a 7.000 horas e a duração da fissuração é de 7.000 a 10.000 horas. Com 2% de TiO₂, o tempo de escamação é de 8.000 a 12.000 horas e o tempo de craqueamento é de 12.000 a 20.000 horas. Com 5% de TiO₂, o tempo de escamação é de 15.000 a 25.000 horas e a duração do craqueamento é de 25.000 a 40.000 horas.
Guia de seleção de conteúdo de TiO2 para aplicações externas
Conteúdo de TiO₂ (%) Tempo para calcificação da superfície (horas) Tempo para rachadura (horas)Recomendado para uso externo
0 (natural) 500-1,000 1.000-2.000Não 0.5 2.000-4,000 4.000-6.000 Limitado 1.0 4.000-7,000 7.000-10.000 Sim (ocasionalmente) 2.0 8.000-12,000 12.000-20.000 Sim
5.0 15.000-25,000 25.000-40.000 Sim (em andamento)
A especificação bem informada
Para um aquecedor PFA, que é operado ao ar livre com luz solar intermitente, é utilizado 2% de teor de rutilo TiO2 com tratamento de superfície para inibir a atividade fotocatalítica. O engenheiro adiciona pigmento estabilizador de UV aos aquecedores PFA para prolongar sua vida útil ao ar livre.
