V oborech chemické analýzy, biofarmaceutik a výzkumu a vývoje materiálu se hrozba korozivity rozpouštědla pro výkon zařízení stává stále výraznější. Když se tradiční ventily hliníkové láhve přicházejí do styku se silnými kyselinami (jako je koncentrovaná kyselina sírová), silná alkalis (jako je hydroxid sodný) a organických rozpouštědel (jako je aceton), jsou náchylné k korozi povrchu, potahování peelingu nebo degradace mechanické vlastnosti, což má za následek sníženou dosavanost a dokonce selhání vybavení. D1S2.8 120MCl dávkový hliníkový pohár jeden palcový kvantitativní ventil láhve zavádí polytetrafluorethylen (PTFE), počínaje vnitřními vlastnostmi materiálu, aby vytvořil aktivní ochranný systém pro korozivní prostředí a poskytuje nové řešení pro přesné měření zařízení.
Silná vazba C-F molekulárního řetězce PTFE jí dává extrémně nízkou povrchovou energii (asi 18 mn/m), což je základní fyzický základ pro dosažení superhydrofobicity. V 10 μm povlaku spolupracují molekulární řetězce PTFE prostřednictvím následujících mechanismů:
Správné uspořádání molekulárního řetězce: Během procesu postřiku, když vysokoteplotní roztavená PTFE ochladí na povrchu cínového substrátu, jsou molekulární řetězce uspořádány ve svislém směru, aby vytvořily hrubou strukturu nano.
Mikro-nano kompozitní struktura: Povrchová plocha je distribuována s 50-200nm výčnělky mikronu a póry 10-50nm nano. Tato struktura způsobuje, že kontaktní úhel kapičky vody dosáhne 110 °, což daleko přesahuje běžný hydrofobní povrch (> 90 °).
Efekt válcování tření: Když korozivní kapalina kontaktuje povlak, kapička tvoří sférický tvar v důsledku povrchového napětí a může se svrhnout v úhlu sklonu pouze 2 °, čímž se zkrátí doba kontaktu se substrátem o více než 90%.
Chemická ivarta PTFE pochází z plně nasycené struktury-fluorinové struktury, díky níž je interakce mezi molekulárními řetězci extrémně silná a obtížně zničena chemikáliemi. Konkrétně se projevuje následovně:
Rezistence na rozpouštědlo: V organických rozpouštědlech, jako je aceton a tetrahydrofuran, zůstává helikální konformace molekulárního řetězce PTFE stabilní a míra hmotnosti po 24 hodinách ponoření je menší než 0,1%, což je mnohem nižší než u tradičních fluorokarbonových povlaků (asi 1%).
Stabilita kyseliny a alkalií: U koncentrované kyseliny sírové (98%) a hydroxidu sodného (30%) dochází pouze na velmi pomalé fyzikální adsorpci na povrchu PTFE a není detekována žádná zlomení chemické vazby nebo degradace molekulárního řetězce.
Odolnost proti počasí: V rozmezí -50 ℃ až 250 ℃ zůstává krystalinita molekulárního řetězce PTFE stabilní a vyhýbá se praskání povlaku způsobené tepelnou roztažností.
Schopnost samoléčení potahování PTFE pramení z jeho jedinečných charakteristik pohybu molekulárního řetězce a struktury pórů:
Migrace molekulárního řetězce: Když se na povrchu povlaku objeví škrábance na úrovni mikronu, může molekulární řetězec PTFE migrovat podél směru škrábanců ve stresu a automaticky naplnit vadu.
Efekt vyrovnávací paměti poréznosti: Póry na úrovni mikronu distribuované v povlaku umožňují pronikání malého množství kapaliny, ale molekulární řetězce PTFE na stěně pórů se ukončí pod tlakem kapaliny za vzniku dynamické těsnicí vrstvy.
Reagovat na životní prostředí: Ve vlhkém prostředí mohou molekuly vody adsorbované na povrchu PTFE podporovat proklouznutí molekulárních řetězců a urychlit proces samoléčení.
Výkon povlaku PTFE je vysoce závislý na parametrech procesu postřiku:
Předběžné ošetření substrátu: Tin substrát musí být čištěn a ošetřen plazmou a ošetřen silanovým spojovacím činidlem, aby se zajistilo, že přilnavost povlaku je ≥ 8MPa.
Parametry postřiku: Technologie postřiku v plazmě se používá k řízení postřikovací vzdálenosti 150 mm, napětí 80 kV a proud 1,2A za vzniku hustého a jednotného povlaku.
Po ošetření: Po postřiku se provádí vysokoteplotní slinování při 350 ℃, aby se plně krystalizoval molekulární řetězec PTFE a zlepšil tvrdost (≥ 2h) a odolnost proti opotřebení povlaku.
Pro zajištění stability výkonu povlaku je třeba stanovit následující standardy kontroly kvality:
Uniformita tloušťky: Odchylka tloušťky povlaku je ≤ ± 1 um laserovou konfokální mikroskopií.
Kontrola porozity: Porozita je určena narušením rtuti a cílová hodnota je 15%-20% pro vyvážení hydrofobicity a samoléčení.
Ověření odolnosti proti korozi: V simulovaném korozním prostředí (jako je 1mol/l H₂so₄ 0,1mol/l NaCl) je změna impedance monitorována elektrochemickou impedanční spektroskopií (EIS), aby byla zajištěna, že míra poklesu impedance je <5% za 24 hodin.
Analýza ochranného mechanismu povlaku PTFE
Superhydrofobicita snižuje riziko koroze prostřednictvím následujících mechanismů:
Efekt odskoku kapiček: Když vysokorychlostní kapičky zasáhly povlak, superhydrofobní povrch způsobí, že se kapičky odrazí, aby se zabránilo korozi nárazu.
Izolace vzduchového filmu: Když se kapičky zmenšují, na povrchu povlaku se vytvoří vzdušný film, který blokuje přímý kontakt mezi korozivním médiem a substrátem.
Funkce samočištění: Superhydrofobicita ztěžuje znečišťujícím látkám dodržovat povrch povlaku, čímž se snižuje výskyt lokální koroze.
Chemická inertnost PTFE dosahuje ochranu rozpouštědla následujícím způsobem:
Fyzikální stínění: Hustá povlaková struktura zabraňuje pronikání molekul rozpouštědla a zabraňuje korozi substrátu.
Molekulární kompatibilita: Existuje pouze slabá síla van der Waals mezi PTFE a organickými rozpouštědly a nedochází k žádné chemické reakci.
Dlouhodobá stabilita: Po 2000 hodinách nepřetržitého kontaktu s rozpouštědly je míra ztráty hmoty povlaku stále menší než 0,5%.
Mechanismus samoléčení rozšiřuje životnost povlaku následujícími způsoby:
Oprava Microcrack: pod stresem, molekulární řetězce PTFE migrují do trhlin a vytvářejí nové chemické vazby.
Těsnění pórů: Penetrační kapalina tvoří lokální vysoký tlak v pórech, což vede molekulární řetězce k přeskupení a uzavření pórů.
Oprava vyvolaná životním prostředím: Ve vlhkém nebo vysokoteplotním prostředí se míra samoléčení výrazně zlepšuje a může být obnoveno více než 90% ochranného výkonu povlaku.
Hodnota aplikací povlaku PTFE D1S2.8 Láhne ventil
Povlak PTFE umožňuje ventilu lahve udržovat stabilní stav povrchu v korozivním prostředí a odchylka dávky je snížena z ± 3% na ± 1%, což významně zlepšuje přesnost analýzy.
Ve scénáři simulované průmyslové chromatografické analýzy je životnost nepotahované lahvové ventil 6 měsíců, zatímco životnost ventilu lahve potažená PTFE přesahuje 5 let a náklady na údržbu se sníží o 80%.
Farmaceutické pole: Při přípravě nano-drog snižuje povlak odchylku průměru kapiček od ± 10% na ± 3%, což zlepšuje uniformitu léčiva.
Chemická analýza: Ve spojení s automatickým vzorkovačem může dosáhnout 72 hodin nepřetržitého provozu s mírou selhání menší než 0,1%.
Monitorování životního prostředí: Ve vzorkovači PM2.5 umožňuje odolnost proti povětrnostním povětrnostním povětrnostním povětrnostem udržovat stabilitu dávkování v extrémním prostředích, s mírou chyb dat menší než 2%.
