Kimyasal analiz, biyofarmasötikler ve maddi araştırma ve geliştirme alanlarında, ekipman performansına çözücü korozyonu tehdidi giderek daha belirgin hale geliyor. Geleneksel alüminyum şişe valfleri, güçlü asitler (konsantre sülfürik asit gibi), güçlü alkaliler (sodyum hidroksit gibi) ve organik çözücüler (aseton gibi) ile temas ettiğinde, yüzey korozyonuna, kaplama soyma veya mekanik özellik degradasyonuna eğilimlidirler, bu da azaltılmış dozaj hassasiyetine ve eşit ekipman başarısızlığına neden olurlar. D1S2.8 120MCL Dozaj Alüminyum Kupa Tek inçlik kantitatif şişe valfi, materyalin içsel özelliklerinden başlayarak, korozif ortamlar için aktif bir koruma sistemi oluşturmak için politetrafloroetilen (PTFE) kaplamasını, hassasiyet ölçüm ekipmanları için yeni bir çözüm sunar.
PTFE moleküler zincirinin güçlü C-F bağı, ona süperhidrofobikliğe ulaşmak için temel fiziksel temeli olan son derece düşük bir yüzey enerjisi (yaklaşık 18mn/m) verir. 10μm kaplamada, PTFE moleküler zincirleri aşağıdaki mekanizmalarla birlikte çalışır:
Yönlendirilmiş Moleküler Zincir Düzenlemesi: Püskürtme işlemi sırasında, yüksek sıcaklıklı erimiş PTFE teneke substratın yüzeyinde soğuduğunda, moleküler zincirler nano ölçekli bir kaba yapı oluşturmak için dikey yönde düzenlenir.
Mikro-Nano Kompozit Yapı: Kaplama yüzeyi 50-200nm mikron ölçekli çıkıntılar ve 10-50nm nano ölçekli gözeneklerle dağıtılır. Bu yapı, su damlacık temas açısını sıradan hidrofobik yüzeyi (> 90 °) aşarak 110 ° 'ye ulaşır.
Yuvarlanma sürtünme etkisi: Aşındırıcı sıvı kaplamaya temas ettiğinde, damlacık yüzey gerilimi nedeniyle küresel bir şekil oluşturur ve sadece 2 ° 'lik bir eğim açısında yuvarlanabilir ve substrat ile temas süresini%90'dan fazla azaltır.
PTFE'nin kimyasal etkisi, tamamen doymuş karbon florin yapısından gelir, bu da moleküler zincirler arasındaki etkileşimi son derece güçlü ve kimyasallar tarafından yok edilmesini zorlaştırır. Özellikle, aşağıdaki gibi kendini gösterir:
Solvent Direnci: Aseton ve tetrahidrofuran gibi organik çözücülerde, PTFE moleküler zincirinin sarmal konformasyonu stabil kalır ve 24 saat daldırma sonrası kütle kaybı oranı%0.1'den azdır, bu geleneksel florokarbon kaplamalarından çok daha düşüktür (yaklaşık%1).
Asit ve alkali stabilitesi: Konsantre sülfürik asit (%98) ve sodyum hidroksitte (%30), PTFE yüzeyinde sadece çok yavaş fiziksel adsorpsiyon meydana gelir ve kimyasal bağ kırılması veya moleküler zincir bozulması tespit edilmez.
Hava Direnci: -50 ℃ ila 250 ℃ aralığında, PTFE moleküler zincirinin kristalliği sabit kalır ve termal genleşmenin neden olduğu kaplamadan kaçınır.
PTFE kaplamanın kendi kendini iyileştirme yeteneği, benzersiz moleküler zincir hareket özelliklerinden ve gözenek yapısından kaynaklanmaktadır:
Moleküler zincir göçü: Kaplamanın yüzeyinde mikron seviyesi çizikler göründüğünde, PTFE moleküler zincir stres altında çizik yönü boyunca göç edebilir ve kusuru otomatik olarak doldurabilir.
Gözeneklilik tamponlama etkisi: Kaplamaya dağıtılan mikron seviyesi gözenekler, az miktarda sıvının nüfuz etmesine izin verir, ancak gözenek duvarındaki PTFE moleküler zincirleri, dinamik bir sızdırmazlık tabakası oluşturmak için sıvı basıncı altında yeniden düzenlenir.
Çevresel yanıt verme: Nemli bir ortamda, PTFE yüzeyine adsorbe edilen su molekülleri moleküler zincirlerin kaymasını teşvik edebilir ve kendi kendini iyileştirme sürecini hızlandırabilir.
PTFE kaplamanın performansı yüksek oranda püskürtme işlemi parametrelerine bağlıdır:
Substrat Ön Tedavi: Kalay substratının plazma temizlenmesi ve kaplama yapışmasının ≥8MPa olmasını sağlamak için silan kuplaj maddesi ile işlenmesi gerekir.
Püskürtme parametreleri: Plazma püskürtme teknolojisi, 150 mm'lik püskürtme mesafesini, 80kV voltajını ve yoğun ve düzgün bir kaplama oluşturmak için 1.2A akımını kontrol etmek için kullanılır.
Tedavi sonrası: Püskürtüldükten sonra, PTFE moleküler zincirini tam olarak kristalize etmek ve sertliği (≥2H) iyileştirmek ve kaplamanın aşınma direncini 350 ℃'de yüksek sıcaklıkta sinterleme gerçekleştirilir.
Kaplama performansının istikrarını sağlamak için aşağıdaki kalite kontrol standartlarının oluşturulması gerekir:
Kalınlık tekdüzeliği: Kaplama kalınlığı sapması, lazer konfokal mikroskopi yoluyla ≤ ± 1μm'dir.
Gözeneklilik Kontrolü: Gözeneklilik cıva saldırı ile belirlenir ve hidrofobikliği ve kendini iyileştirme yeteneğini dengelemek için hedef değer% 15-20'dir.
Korozyon Direnç Doğrulaması: Simüle edilmiş bir korozyon ortamında (1mol/L h₂so₄ 0.1mol/L NaCl gibi), kaplamanın empedans değişikliği, empedans düşüş hızının 24 saat içinde <% 5 olmasını sağlamak için elektrokimyasal empedans spektroskopisi (EIS) ile izlenir.
PTFE kaplamanın koruma mekanizmasının analizi
Süperhidrofobiklik, aşağıdaki mekanizmalar yoluyla korozyon riskini azaltır:
Damlacık Buluş Etkisi: Yüksek hızlı damlacıklar kaplamaya çarptığında, süperhidrofobik yüzey, damlacıkların darbe korozyonunu önlemek için sıçramasına neden olur.
Hava filmi izolasyonu: Damlacıklar aşağı indiğinde, kaplama yüzeyinde bir hava filmi oluşur ve aşındırıcı ortam ve substrat arasındaki doğrudan teması bloke eder.
Kendini temizleme fonksiyonu: Süperhidrofobiklik, kirleticilerin kaplama yüzeyine yapışmasını zorlaştırarak lokal korozyon oluşumunu azaltır.
PTFE'nin kimyasal etkisi, çözücü korumasını aşağıdaki şekillerde elde eder:
Fiziksel koruma: Yoğun kaplama yapısı, çözücü moleküllerinin nüfuz etmesini önler ve substrat korozyonunu önler.
Moleküler uyumluluk: PTFE ve organik çözücüler arasında sadece zayıf bir van der Waals kuvveti vardır ve kimyasal reaksiyon oluşmaz.
Uzun Süreli Kararlılık: Çözücülerle 2000 saatlik sürekli temastan sonra, kaplama kütle kaybı oranı hala%0,5'ten azdır.
Kendini iyileştiren mekanizma, kaplama ömrünü aşağıdaki yollarla genişletir:
MicroCrack Onarımı: Stres altında, PTFE moleküler zincirler çatlaklara göç eder ve yeni kimyasal bağlar oluşturur.
Gözenek sızdırmazlığı: Penetran sıvı, gözeneklerde yerel yüksek basınç oluşturur ve moleküler zincirlerin gözenekleri yeniden düzenlemesini ve kapatmasını ister.
Çevresel kaynaklı onarım: Nemli veya yüksek sıcaklık ortamlarında, kendi kendini iyileştirme oranı önemli ölçüde iyileştirilir ve kaplamanın koruyucu performansının% 90'ından fazlası geri yüklenebilir.
PTFE kaplamanın uygulama değeri D1S2.8 Şişe Valfi
PTFE kaplama, şişe valfinin aşındırıcı bir ortamda kararlı bir yüzey durumunu korumasını sağlar ve dozaj sapması ±% 3'ten ±% 1'e düşürülür ve analiz doğruluğunu önemli ölçüde artırır.
Simüle edilen endüstriyel kromatografi analiz senaryosunda, kaplanmamış şişe valfinin ömrü 6 aydır, PTFE kaplı şişe valfinin ömrü 5 yılı aşar ve bakım maliyeti%80 azalır.
Farmasötik Alan: Nano-ilaçların hazırlanmasında, kaplama damlacık çapı sapmasını ±% 10'dan ±% 3'e düşürür ve ilacın homojenliğini artırır.
Kimyasal analiz: Otomatik örnekleyici ile birlikte,%0.1'den az bir arıza oranı ile 72 saat sürekli çalışma sağlayabilir.
Çevresel İzleme: PM2.5 örnekleyicide, kaplamanın hava durumu direnci, cihazın aşırı ortamlarda dozaj stabilitesini korumasını sağlar ve veri hata oranı%2'den az .
