Op het gebied van chemische analyse, biofarmaceuticals en materiaalonderzoek en ontwikkeling, wordt de dreiging van oplosmiddelcorrosiviteit voor de prestaties van apparatuur steeds prominenter. Wanneer traditionele aluminium fleskleppen in contact komen met sterke zuren (zoals geconcentreerd zwavelzuur), sterke alkalis (zoals natriumhydroxide) en organische oplosmiddelen (zoals aceton), zijn ze gevoelig voor oppervlaktecorrosie, coatingpeeling of mechanische eigendomsafbraak, het gevolg van verminderde doseringsadvies en zelfs apparatuurstoring. De D1S2.8 120MCL dosering aluminium beker één-inch kwantitatieve flesklep introduceert polytetrafluorethyleen (PTFE) coating, beginnend bij de intrinsieke eigenschappen van het materiaal, om een actief beveiligingssysteem te bouwen voor corrosieve omgevingen, die een nieuwe oplossing bieden voor precisie-meetapparatuur.
De sterke C-F-binding van de PTFE-moleculaire keten geeft het een extreem lage oppervlakte-energie (ongeveer 18 mn/m), wat de fysieke kernbasis is voor het bereiken van superhydrofobiciteit. In de 10μm -coating werken de PTFE -moleculaire ketens samen door de volgende mechanismen:
Gerichte moleculaire kettingopstelling: tijdens het spuitproces, wanneer de hoogtemperatuur gesmolten PTFE afkoelt op het oppervlak van het TIN-substraat, zijn de moleculaire ketens in de verticale richting gerangschikt om een ruwe structuur van nanoschaal te vormen.
Micro-nano composietstructuur: het coatingoppervlak is verdeeld met 50-200 nm micron-schaal uitsteeksels en 10-50 nm nanoschaalporiën. Deze structuur zorgt ervoor dat de contacthoek van de waterdruppel 110 ° reikt, ver overschrijden van het gewone hydrofobe oppervlak (> 90 °).
Rollend wrijvingseffect: wanneer de corrosieve vloeistof contact opneemt met de coating, vormt de druppel een bolvormige vorm vanwege de oppervlaktespanning en kan het onder een hellingshoek van slechts 2 ° rollen, waardoor de contacttijd met het substraat met het substraat met meer dan 90%wordt verkort.
De chemische inertie van PTFE komt van de volledig verzadigde koolstof-fluorinestructuur, waardoor de interactie tussen moleculaire ketens extreem sterk en moeilijk te worden vernietigd door chemicaliën. In het bijzonder wordt het als volgt gemanifesteerd:
Resistentie van oplosmiddelen: bij organische oplosmiddelen zoals aceton en tetrahydrofuran blijft de spiraalvormige conformatie van de PTFE -moleculaire keten stabiel en is het massaverlies na 24 uur onderdompeling minder dan 0,1%, wat veel lager is dan die van traditionele fluorocarbon coatings (ongeveer 1%).
Zure en alkali -stabiliteit: in geconcentreerd zwavelzuur (98%) en natriumhydroxide (30%) vindt alleen zeer langzame fysische adsorptie plaats op het PTFE -oppervlak en er wordt geen chemische bindingsbreuk of afbraak van moleculaire keten gedetecteerd.
Weerweerstand: in het bereik van -50 ℃ tot 250 ℃ blijft de kristalliniteit van de PTFE -moleculaire keten stabiel en vermijdt het kraken van coating veroorzaakt door thermische expansie.
Het zelfherstellende vermogen van de PTFE-coating komt voort uit zijn unieke bewegingskenmerken van moleculaire keten en poriestructuur:
Moleculaire ketenmigratie: wanneer krassen op micronniveau op het oppervlak van de coating verschijnen, kan de PTFE-moleculaire keten migreren langs de krasrichting onder spanning en het defect automatisch vullen.
Porositeitsbufferingseffect: de poriën op micronniveau verdeeld in de coating zorgen ervoor dat een kleine hoeveelheid vloeistof doordringt, maar de PTFE-moleculaire ketens op de poriënwand worden herschikt onder vloeibare druk om een dynamische afdichtingslaag te vormen.
Milieuresponsiviteit: in een vochtige omgeving kunnen watermoleculen die op het PTFE-oppervlak worden geadsorbeerd, de slippen van moleculaire ketens bevorderen en het zelfherstelproces versnellen.
De prestaties van PTFE -coating zijn sterk afhankelijk van het spuitprocesparameters:
Substraatvoorbehandeling: het tinnen substraat moet plasma worden gereinigd en behandeld met silaankoppelingsmiddel om ervoor te zorgen dat de coatingadhesie ≥8MPa is.
Spuitparameters: Plasma -sproeipechnologie wordt gebruikt om de spuitafstand van 150 mm, spanning van 80 kV en stroom van 1,2A te regelen om een dichte en uniforme coating te vormen.
Na de behandeling: na het sproeien wordt sinteren op hoge temperatuur bij 350 ℃ uitgevoerd om de PTFE-moleculaire keten volledig te kristalliseren en de hardheid (≥2H) en slijtvastheid van de coating te verbeteren.
Om de stabiliteit van de coatingprestaties te waarborgen, moeten de volgende normen voor kwaliteitscontrole worden vastgesteld:
Dikte -uniformiteit: de afwijking van de coatingdikte is ≤ ± 1 μm door laserconfocale microscopie.
Porositeitscontrole: de porositeit wordt bepaald door inbreuk op het kwik en de doelwaarde is 15% -20% om hydrofobiciteit en zelfverhogende vermogen in evenwicht te brengen.
Corrosieweerstandsverificatie: in een gesimuleerde corrosieomgeving (zoals 1mol/L H₂so₄ 0,1 mol/L NaCl), wordt de impedantieverandering van de coating gevolgd door elektrochemische impedantiespectroscopie (EIS) om ervoor te zorgen dat de impedatiedruppel in 24 uur <5% is.
Analyse van het beschermingsmechanisme van PTFE -coating
Superhydrofobiciteit vermindert het risico op corrosie door de volgende mechanismen:
Druppel bounce-effect: wanneer high-speed druppeltjes de coating raken, zorgt het superhydrofobe oppervlak ervoor dat de druppeltjes stuiteren om impactcorrosie te voorkomen.
Luchtfilmisolatie: wanneer druppeltjes naar beneden rollen, wordt een luchtfilm gevormd op het coatingoppervlak, waardoor het directe contact tussen het corrosieve medium en het substraat wordt geblokkeerd.
Zelfreinigende functie: superhydrofobiciteit maakt het moeilijk voor verontreinigende stoffen om zich aan het coatingoppervlak te hechten, waardoor het optreden van lokale corrosie wordt verminderd.
De chemische inertie van PTFE bereikt op de volgende manieren oplosmiddelbescherming:
Fysieke afscherming: de dichte coatingstructuur voorkomt dat oplosmiddelmoleculen doordringen en vermijdt substraatcorrosie.
Moleculaire compatibiliteit: er is slechts een zwakke van der Waals -kracht tussen PTFE en organische oplosmiddelen en er treedt geen chemische reactie op.
Langdurige stabiliteit: na 2000 uur continu contact met oplosmiddelen is het massaverlies van de coating nog steeds minder dan 0,5%.
Het zelfherstellende mechanisme verlengt het coatingleven op de volgende manieren:
Microcrackreparatie: onder stress migreren PTFE -moleculaire ketens naar de scheuren en vormen nieuwe chemische bindingen.
Porieafdichting: de penetrerende vloeistof vormt een lokale hoge druk in de poriën, waardoor de moleculaire ketens de poriën herschikken en sluiten.
Omgevingsgebonden reparatie: in vochtige of hoge temperatuuromgevingen is de zelfherstellende snelheid aanzienlijk verbeterd en kunnen meer dan 90% van de beschermende prestaties van de coating worden hersteld.
De toepassingswaarde van PTFE -coating in D1S2.8 Flesklep
PTFE -coating stelt de flesklep in staat om een stabiele oppervlaktetoestand in een corrosieve omgeving te behouden, en de doseringsafwijking wordt verlaagd van ± 3% tot ± 1%, waardoor de analyse -nauwkeurigheid aanzienlijk wordt verbeterd.
In het gesimuleerde industriële chromatografie -analysescenario is de levensduur van de niet -gecoate flesklep 6 maanden, terwijl de levensduur van de PTFE -gecoate flesklep bedekt is dan 5 jaar en de onderhoudskosten met 80%worden verlaagd.
Farmaceutisch veld: bij de bereiding van nanodrugs vermindert de coating de afwijking van de druppel diameter van ± 10% tot ± 3%, waardoor de uniformiteit van het medicijn wordt verbeterd.
Chemische analyse: in combinatie met de automatische sampler kan het 72 uur continue werking bereiken met een faalpercentage van minder dan 0,1%.
Omgevingsmonitoring: in de PM2.5 -sampler stelt de weerstand van de coating het apparaat in staat om doseringsstabiliteit in extreme omgevingen te handhaven, met een gegevensfoutenpercentage van minder dan 2%.
