کاربرد روانکارهای PFPE در صنایع هوا فضا

فرهنگ اقتصاد _  نیازهای روانکاری صنعت هوافضا همواره با تقاضاهای سختگیرانه تری همراه بوده است. انتخاب مناسب ترین روان کننده برای مکانیسم های فضایی مستلزم سبک ترین روان کننده است.

این بدان معناست که برای هر گرم وزن اضافه شده در طول عملیات هوافضا، هزینه های اضافی نیز تحمیل می شود.

صنعت هوافضا در انتخاب روانکار بسیار گزینشی و با حساسیت خاصی عمل می نماید. روانکارها بر اساس درجه ویسکوزیته، شرایط عملکرد، نوسانات جوی و فاکتورهای فضا، مباحث زیست محیطی و میزان عمر طولانی آنها ارزیابی می شوند. بنابراین مروری بسیار سطحی بر روان ‌کننده‌ای می کنیم که معمولاً در صنعت هوافضا استفاده می ‌شوند.

روان کننده های پرفلوئوروپلی اتر (PFPEs)

نخستین بار تولید پرفلوروپلی اتر در سال ۱۹۶۵ تجربه شده است. در آن زمان بر روی تولید روان کننده با پایداری حرارتی و فشار بخار کم در وزن های مولکولی پایین متمرکز شدند.

PFPEها که عمدتاً از اکسیژن، کربن و فلوئور تشکیل شده‌اند، به دلیل پیچیدگی و هزینه‌های نسبتاً گزاف، به عنوان کم ‌مصرف‌ترین روانکارها انتخاب شده اند که عموماً کاربردهای هوافضا و نظامی داشته و از نظر تکنیک تولید بسیار منحصر به فرد و گران قیمت می باشند.

اکثر روانکارهای پرفلوئوروپلی اتر از مونومرهای نفت خام تولید شده اند که محصول یک فرآیند پر زحمت است. شرکت‌ هایی که عمدتاً PFPE تولید می‌ کنند، سرمایه‌گذاری بسیار بالایی را تدارک دیده اند تا استانداردهای نظارتی و عملیاتی مورد نیاز روانکارهای پرفلوروپلی‌استر را برای عملکرد مناسب در کاربردهای هوافضا برآورده کنند.

تعدادی از تولیدکنندگان در حال طراحی و تغییر در روند تولید PFPE هستند تا محصول با قیمت مناسب و بازاری ‌تری را عرضه کنند. به عنوان مثال از اسید هیدروفلوئوریک از فلوراید کلسیم برای تولید مونومرهای جدید استفاده می کند.

به طور کلی، روان کننده های پرفلوئوروپلی اتر را می توان در توربین موشک، روغن موتور و گیربکس، کوپلینگ ها ، بلبرینگ ها، ژیروسکوپ ها و ….در صنایع هوایی و فضایی جستجو کرد.

تحقیقات روی PFPE ها نشان داده است که این ماده به راحتی قادر به حل کردن مواد افزودنی دیگر در خود نبوده و علاوه بر این مستعد تخریب اتوکاتالیستی نیز می باشد. این دلایل بیشتر PFPE ها را به عنوان یک انتخاب غیرمحبوب در پرداختن به راه حل های صنعت هوافضا تبدیل خواهد کرد.

روان کننده های سیکلوپنتان آلکیله (MACs).

این روان کننده ها به دلیل فراریت کم و افزودنی های مناسب که در حال حاضر در کاربردهای هوافضا مورد استفاده قرار می گیرند، جایگزین روان کننده های سنتی شده اند. علاوه بر این، تحقیقات نشان می دهد که MAC ها نتایج بهتری نسبت به PFPE در شرایط دمای اتاق در محیط های خلاء دارند. این بیانگر نتایج کاربردی بهتر برای روان‌کننده‌های MAC است. توابع عمومی روان کننده های سیکلوپنتان آلکیله چندگانه نیز شامل کاربردهای PFPE می شود.

بنابراین محققان بر روی روان‌کننده‌های MAC و سایر روان‌کننده‌های مبتنی بر مایع مشغول بوده و استفاده از محصولات عجیب و غریب‌تر، مانند روان‌کننده‌ های مایع یونی، در افزایش توانایی روان‌کننده‌ها را نیز در برنامه دارند که در راستای حل چالشهای هوافضا مورد نظر قرار خواهد داشت.

کاربردهای هوافضا برخی از سخت ترین الزامات را در مورد روانکاری در نظر دارند. به عنوان مثال، در مقایسه با کاربردهای خودرویی، محدوده دمایی که یک روانکار هوافضا منحصر به فرد بوده و البته بسیار وسیع تر می باشد. کاربردهای هوافضا و نظامی علاوه بر سایر الزامات، مانند عمر طولانی تر محصول، حساسیت های بسیار بیشتری را را نیز به دنبال دارد.

به طور کلی، PFPE ها فقط از کربن، فلوئور و اکسیژن تشکیل شده اند،البته با مقادیر متفاوت کربن و اکسیژن که خواص متفاوتی را ایجاد می کنند و در مقایسه با سایر روان کننده ها، PFPE ها رایج ترین و گران ترین به نظر می رسند.

این بدین دلیل است که زنجیره تامین PFPE در مقایسه با سایر روان کننده ها بسیار پیچیده تر و سرمایه برتر است. نفت خام، مونومرهای حاصل از آن و دیگر موارد روانکارهای سنتتیک حاصل از آن مونومرها میلیاردها کیلوگرم در سال تولید و عرضه می شوند. در مقابل، با استفاده از فلوراید کلسیم (Fluorspar) تبدیل شده به اسید هیدروفلوئوریک (HF) تولید می شود. سپس از HF برای ساخت هیدروکلرو فلوئوروکربن های تک کربنی استفاده می شود که به تترا فلوئورواتیلن (TFE) یا هگزافلوئوروپروپیلن (HFP) تبدیل می شوند. سپس PFPE از این مونومرها، به صورت مستقیم و یا از طریق مونومرهای دیگر تولید می شود.

در هر مرحله فرآیند از حجم محصول نهایی کاسته و به خواص بسیار ویژه آن افزوده می شود، بنابراین چنین فرآیندی باعث افزایش قیمت بسیار بالای تولید می شود. به همین دلیل معمولا استفاده از این نوع روانکارهای خاص و گران قیمت به صنایع فضایی محدود شده است.

روانکارهای فوق العاده تخصصی که در صنایع هوانوردی طراحی می شوند نیازمند به آزمون های بسیار و رفع هرگونه خطا و عیبی هستند که این مهم فقط با تلاشهای بسیار خلاقانه و حرفه ای توام با صرف هزینه های بسیار گزاف میسر خواهد بود و نتیجه کار در حجم های بسیار کم – به عنوان مثال ۱۰ کیلیوگرم در سال – تولید و عرضه می شود.