Inden for områderne kemisk analyse, biofarmaceutiske stoffer og materiel forskning og -udvikling bliver truslen om opløsningsmiddelrosivitet til udstyrsydelse stadig mere fremtrædende. Når traditionelle aluminiumsflaskeventiler kommer i kontakt med stærke syrer (såsom koncentreret svovlsyre), stærke alkalier (såsom natriumhydroxid) og organiske opløsningsmidler (såsom aceton), er de tilbøjelige til overflade korrosion, belægning af skrælning eller mekanisk egenskabsnedbrydning, hvilket resulterer i nedsat doseringsnøjagtighed og jævn udstyrsfejl. D1S2.8 120MCl Dosis Aluminium Cup en-tommer kvantitativ flaskeventil introducerer polytetrafluorethylen (PTFE) belægning, startende fra materialets iboende egenskaber, til at opbygge et aktivt beskyttelsessystem til korrosive miljøer, der giver en ny løsning til præcisionsmeteringsudstyr.
Den stærke C-F-binding af PTFE-molekylkæden giver den en ekstremt lav overfladeenergi (ca. 18mn/m), hvilket er det kerne fysiske grundlag for opnåelse af superhydrofobicitet. I den 10μm belægning fungerer PTFE -molekylkæderne sammen gennem følgende mekanismer:
Rettet molekylærkædesarrangement: Under sprøjtningsprocessen, når den høje temperatur smeltede PTFE afkøles på overfladen af tinunderlaget, er molekylkæderne arrangeret i lodret retning for at danne en nano-skala ru struktur.
Mikro-nano-kompositstruktur: belægningsoverfladen er fordelt med 50-200nm mikronskala-fremspring og 10-50 nm nano-skala porer. Denne struktur får vanddråbekontaktvinklen til at nå 110 °, hvilket langt overstiger den almindelige hydrofobe overflade (> 90 °).
Rullende friktionseffekt: Når den ætsende væske kontakter belægningen, danner dråbe en sfærisk form på grund af overfladespændingen og kan rulle ned i en hældningsvinkel på kun 2 °, hvilket reducerer kontakttiden med underlaget med mere end 90%.
Den kemiske inertitet af PTFE kommer fra dens fuldt mættede kulstoffluorstruktur, hvilket gør samspillet mellem molekylkæder ekstremt stærk og vanskelig at blive ødelagt af kemikalier. Specifikt manifesteres det som følger:
Opløsningsmiddelresistens: I organiske opløsningsmidler, såsom acetone og tetrahydrofuran, forbliver den spiralformede konformation af PTFE -molekylkæden stabil, og massetabshastigheden efter 24 timers nedsænkning er mindre end 0,1%, hvilket er meget lavere end for traditionel fluorcarbonbelægninger (ca. 1%).
Syre- og alkali -stabilitet: I koncentreret svovlsyre (98%) og natriumhydroxid (30%) forekommer kun meget langsom fysisk adsorption på PTFE -overfladen, og der påvises ingen kemisk bindingsbrud eller nedbrydning af molekylkæden.
Vejrresistens: I området -50 ℃ til 250 ℃ forbliver krystalliniteten af PTFE -molekylkæden stabil, hvilket undgår belægning af revner forårsaget af termisk ekspansion.
PTFE-belægningens selvhelbredende evne stammer fra dens unikke molekylære kæde bevægelsesegenskaber og porestruktur:
Migration af molekylær kæde: Når ridser på mikronniveau vises på overfladen af belægningen, kan PTFE-molekylkæden migrere langs ridseretningen under stress og automatisk fylde defekten.
Porøsitetsbufferingseffekt: Porerne på mikronniveau, der er distribueret i belægningen, giver en lille mængde væske mulighed for at trænge ind, men PTFE-molekylkæderne på porevæggen omarrangeres under flydende tryk for at danne et dynamisk tætningslag.
Miljøresponsivitet: I et fugtigt miljø kan vandmolekyler, der adsorberes på PTFE-overfladen, fremme glidningen af molekylkæder og fremskynde selvhelbredelsesprocessen.
Udførelsen af PTFE -belægning er meget afhængig af sprøjtningsprocesparametrene:
Substratforbehandling: TIN -substratet skal plasma rengøres og behandles med silankoblingsmiddel for at sikre, at belægningsadhæsionen er ≥8MPa.
Sprøjtningsparametre: Plasmasprøjtningsteknologi bruges til at kontrollere sprøjtningsafstand på 150 mm, spænding på 80 kV og strøm på 1,2A til at danne en tæt og ensartet belægning.
Efterbehandling: Efter sprøjtning udføres sinintering med høj temperatur ved 350 ℃ for at krystallisere PTFE-molekylkæden fuldt ud og forbedre hårdheden (≥2 timer) og slidbestandigheden af belægningen.
For at sikre stabiliteten af coating ydeevne skal følgende kvalitetskontrolstandarder etableres:
Tykkelse ensartethed: Afvigelsen af belægningstykkelsen er ≤ ± 1 um gennem laserkonfokal mikroskopi.
Porøsitetskontrol: Porøsiteten bestemmes af kviksølvindtrængen, og målværdien er 15% -20% for at afbalancere hydrofobicitet og selvhelbredende evne.
Korrosionsbestandighedsbekræftelse: I et simuleret korrosionsmiljø (såsom 1 mol/L H₂so₄ 0,1 mol/L NaCl) overvåges impedansændringen af belægningen af elektrokemisk impedansspektroskopi (EIS) for at sikre, at impedansdråbets hastighed er <5% på 24 timer.
Analyse af beskyttelsesmekanismen for PTFE -belægning
Superhydrofobicitet reducerer risikoen for korrosion gennem følgende mekanismer:
Dråber Bounce Effect: Når højhastighedsdråber rammer belægningen, får den superhydrofobe overflade dråberne til at hoppe for at undgå påvirkningskorrosion.
Luftfilmisolering: Når dråber rulles ned, dannes en luftfilm på belægningsoverfladen, der blokerer den direkte kontakt mellem det ætsende medium og underlaget.
Selvrensende funktion: Superhydrofobicitet gør det vanskeligt for forurenende stoffer at klæbe til belægningsoverfladen, hvilket reducerer forekomsten af lokal korrosion.
Den kemiske inertitet af PTFE opnår opløsningsmiddelbeskyttelse på følgende måder:
Fysisk afskærmning: Den tætte belægningsstruktur forhindrer opløsningsmiddelmolekyler i at gennemtrænge og undgår underlagskorrosion.
Molekylær kompatibilitet: Der er kun en svag van der Waals -kraft mellem PTFE og organiske opløsningsmidler, og der forekommer ingen kemisk reaktion.
Langsigtet stabilitet: Efter 2000 timers kontinuerlig kontakt med opløsningsmidler er belægningsmassetabshastigheden stadig mindre end 0,5%.
Den selvhelende mekanisme udvider belægningslivet gennem følgende måder:
Microcrack -reparation: Under stress migrerer PTFE -molekylkæder til revnerne og danner nye kemiske bindinger.
Poreforsegling: Den gennemtrængende væske danner lokalt højt tryk i porerne, hvilket får molekylkæderne til at omarrangere og lukke porerne.
Miljøinduceret reparation: I fugtige eller høje temperaturmiljøer forbedres selvhelbredelseshastigheden markant, og mere end 90% af belægningen af belægningen kan gendannes.
Anvendelsesværdien af PTFE -belægning i D1S2.8 Flaskeventil
PTFE -belægning gør det muligt for flaskeventilen at opretholde en stabil overfladetilstand i et ætsende miljø, og doseringsafvigelsen reduceres fra ± 3% til ± 1%, hvilket forbedrer analysenøjagtigheden markant.
I det simulerede industrielle kromatografiske analysescenarie er levetiden for den ubelagte flaskeventil 6 måneder, mens levetiden for den PTFE -coatede flaskeventil overstiger 5 år, og vedligeholdelsesomkostningerne reduceres med 80%.
Farmaceutisk felt: Ved fremstillingen af nano-lægemidler reducerer belægningen dråbe-diameterafvigelsen fra ± 10% til ± 3%, hvilket forbedrer lægemidlets ensartethed.
Kemisk analyse: I forbindelse med den automatiske sampler kan den opnå 72 timers kontinuerlig drift med en svigtfrekvens på mindre end 0,1%.
Miljøovervågning: I PM2.5 -sampleren gør det at belægningsmodstanden for belægningen gøre det muligt for enheden at opretholde doseringsstabilitet i ekstreme miljøer, med en datafejlrate på mindre end 2%.
