I feltene kjemisk analyse, biofarmasøytiske midler og materiell forskning og utvikling, blir trusselen om løsningsmiddel korrosjonivitet til utstyrets ytelse stadig mer fremtredende. Når tradisjonelle aluminiumsflaskeventiler kommer i kontakt med sterke syrer (for eksempel konsentrert svovelsyre), sterke alkalier (som natriumhydroksyd) og organiske løsningsmidler (for eksempel aceton), er de utsatt for overflatekorrosjon, beleggskalling eller mekanisk nedbrytning av eiendommer, noe som resulterer i redusert doseringsnøyaktighet og til og med utstyr for å skalling eller mekanisk eiendom. D1S2.8 120mcl dosering aluminium kopp en tommers kvantitativ flaskeventil introduserer polytetrafluoroetylen (PTFE) belegg, fra de iboende egenskapene til materialet, for å bygge et aktivt beskyttelsessystem for etsende miljøer, og gi en ny løsning for presisjonsmålerutstyr.
Den sterke C-F-bindingen til PTFE-molekylkjeden gir den en ekstremt lav overflateenergi (ca. 18mn/m), som er det fysiske grunnlaget for å oppnå superhydrofobisitet. I 10μM -belegget fungerer PTFE -molekylkjedene sammen gjennom følgende mekanismer:
Regissert molekylkjedearrangement: Under sprøytingsprosessen, når den høye temperaturen smeltet PTFE avkjøles på overflaten av tinnsubstratet, er molekylkjedene anordnet i vertikal retning for å danne en nanoskala grov struktur.
Mikro-nano komposittstruktur: beleggoverflaten er fordelt med 50-200nm mikronskala fremspring og 10-50nm nano-skala porer. Denne strukturen får vanndråpen til kontaktvinkel når 110 °, langt over den vanlige hydrofobe overflaten (> 90 °).
Rullende friksjonseffekt: Når den etsende væsken kontakter belegget, danner dråpen en sfærisk form på grunn av overflatespenningen, og kan rulle ned i en hellingsvinkel på bare 2 °, og reduserer kontakttiden med underlaget med mer enn 90%.
Den kjemiske inertiteten til PTFE kommer fra dens fullt mettede karbon-fluorstruktur, noe som gjør interaksjonen mellom molekylkjeder ekstremt sterk og vanskelig å bli ødelagt av kjemikalier. Spesielt manifesteres det som følger:
Oppløsningsmiddelmotstand: I organiske løsningsmidler som aceton og tetrahydrofuran forblir den spiralformede konformasjonen av PTFE -molekylkjeden stabil, og massetapshastigheten etter 24 timers nedsenking er mindre enn 0,1%, noe som er mye lavere enn for tradisjonell fluorokarbonbelegg (omtrent 1%).
Syre- og alkali -stabilitet: Ved konsentrert svovelsyre (98%) og natriumhydroksyd (30%), oppstår bare veldig langsom fysisk adsorpsjon på PTFE -overflaten, og ingen kjemisk bindingsbrudd eller nedbrytning av molekylkjeden blir påvist.
Værmotstand: I området -50 til 250 ℃ forblir krystalliniteten til PTFE -molekylkjeden stabil, og unngår beleggsprekker forårsaket av termisk ekspansjon.
Den selvhelende evnen til PTFE-belegget stammer fra dets unike molekylkjedebevegelsesegenskaper og porestruktur:
Migrasjon av molekylkjeden: Når riper på mikronnivå vises på overflaten av belegget, kan PTFE-molekylkjeden migrere langs riperetningen under stress og automatisk fylle defekten.
Porøsitetsbuffereffekt: Porene på mikronnivå fordelt i belegget lar en liten mengde væske trenge gjennom, men PTFE-molekylkjedene på poreveggen omorganiseres under væsketrykk for å danne et dynamisk tetningslag.
Miljørespons: I et fuktig miljø kan vannmolekyler adsorbert på PTFE-overflaten fremme glidningen av molekylkjeder og akselerere selvhelbredelsesprosessen.
Ytelsen til PTFE -belegg er veldig avhengig av sprøytingsprosessparametrene:
Forbehandling av underlag: TIN -substratet må rengjøres og behandles med plasmakobling med silankoblingsmiddel for å sikre at beleggadhesjonen er ≥8MPa.
Sprøytingsparametere: Plasmasprayingsteknologi brukes til å kontrollere sprøytavstanden på 150 mm, spenning på 80 kV og strøm på 1,2a for å danne et tett og jevn belegg.
Etterbehandling: Etter sprøyting utføres høye temperaturer ved 350 ℃ for å krystallisere PTFE-molekylkjeden fullt ut fulltall og forbedre hardheten (≥2h) og slitestyrke av belegget.
For å sikre stabiliteten i beleggytelsen, må følgende kvalitetskontrollstandarder etableres:
Tykkelse Ensartethet: Avviket av beleggstykkelse er ≤ ± 1μm gjennom laserkonfokal mikroskopi.
Porøsitetskontroll: Porøsiteten bestemmes av kvikksølvinntrenging, og målverdien er 15% -20% for å balansere hydrofobisitet og selvhelbredende evne.
Korrosjonsmotstandsbekreftelse: I et simulert korrosjonsmiljø (for eksempel 1Mol/L H₂SO₄ 0,1 mol/L NaCl) overvåkes impedansendringen av belegget ved elektrokjemisk impedansspektroskopi (EIS) for å sikre at impedansfallet er <5% i 24 timer.
Analyse av beskyttelsesmekanismen for PTFE -belegg
Superhydrofobisitet reduserer risikoen for korrosjon gjennom følgende mekanismer:
Droppsavspenningseffekt: Når høyhastighetsdråper treffer belegget, får den superhydrofobe overflaten dråper til å sprette for å unngå påvirkningskorrosjon.
Luftfilmisolasjon: Når dråper ruller ned, dannes en luftfilm på beleggoverflaten, og blokkerer den direkte kontakten mellom det etsende mediet og underlaget.
Selvrensende funksjon: Superhydrofobisitet gjør det vanskelig for miljøgifter å feste seg til beleggoverflaten, noe som reduserer forekomsten av lokal korrosjon.
Den kjemiske inertiteten til PTFE oppnår løsningsmiddelbeskyttelse på følgende måter:
Fysisk skjerming: Den tette beleggstrukturen forhindrer løsningsmiddelmolekyler fra å trenge gjennom og unngår korrosjon av underlag.
Molekylær kompatibilitet: Det er bare en svak van der Waals -kraft mellom PTFE og organiske løsningsmidler, og ingen kjemisk reaksjon oppstår.
Langvarig stabilitet: Etter 2000 timer med kontinuerlig kontakt med løsningsmidler er beleggets massetapshastighet fortsatt mindre enn 0,5%.
Den selvhelbredende mekanismen forlenger beleggets levetid på følgende måter:
Mikrokrakkreparasjon: Under stress vandrer PTFE -molekylkjeder til sprekkene og danner nye kjemiske bindinger.
Poretetning: Den gjennomtrengende væsken danner lokalt høyt trykk i porene, og ber molekylkjedene om å omorganisere og lukke porene.
Miljøindusert reparasjon: I fuktige eller høye temperaturmiljøer forbedres selvhelbredelsesfrekvensen betydelig, og mer enn 90% av den beskyttende ytelsen til belegget kan gjenopprettes.
Applikasjonsverdien av PTFE -belegg i D1S2.8 flaskeventil
PTFE -belegg gjør det mulig for flaskeventilen å opprettholde en stabil overflatetilstand i et etsende miljø, og doseringsavviket reduseres fra ± 3% til ± 1%, noe som forbedrer analysens nøyaktighet betydelig.
I det simulerte industrikromatografiske analysescenariet er levetiden til den ikke -belagte flaskeventilen 6 måneder, mens levetiden til PTFE -belagte flaskeventilen overstiger 5 år, og vedlikeholdskostnadene reduseres med 80%.
Farmasøytisk felt: Ved fremstilling av nano-medisiner reduserer belegget dråpediameteravviket fra ± 10% til ± 3%, noe som forbedrer enhetens enhetlighet.
Kjemisk analyse: I forbindelse med den automatiske sampleren kan den oppnå 72 timer kontinuerlig drift med en feilhastighet på mindre enn 0,1%.
Miljøovervåking: I PM2.5 -sampleren gjør værmotstanden til belegget enheten i stand til å opprettholde doseringsstabilitet i ekstreme miljøer, med en datafeilhastighet på mindre enn 2%.
