In den Bereichen chemische Analyse, biopharmazeutische und materielle Forschung und Entwicklung wird die Gefahr von Lösungsmittelkorrosivität für die Leistung der Geräte immer deutlicher. Wenn herkömmliche Aluminiumflaschenventile mit starken Säuren (wie konzentrierter Schwefelsäure), starken Alkalen (wie Natriumhydroxid) und organischen Lösungsmitteln (wie Aceton) in Kontakt kommen, sind sie anfällig für Oberflächenkorrosion, Beschichtungsschälungen oder mechanische Eigentumsabbau, die zu einer reduzierten Dosagegenachtigkeit und gleichmäßigen Ausrüstungsstörungen zurückzuführen ist. Das D1S2.8 120mCl Dosierung Aluminiumbecher Ein Zoll quantitatives Flaschenventil führt die Beschichtung von Polytetrafluorethylen (PTFE) ein, beginnend mit den intrinsischen Eigenschaften des Materials, um ein aktives Schutzsystem für korrosive Umgebungen zu errichten und eine neue Lösung für Präzisionsmessgeräte zu bieten.
Die starke C-F-Bindung der PTFE-Molekülkette verleiht ihm eine extrem niedrige Oberflächenenergie (ca. 18 Mio./m), was die kern physikalische Grundlage für die Erreichung von Superhydrophobizität ist. In der 10 & mgr; m -Beschichtung arbeiten die PTFE -Molekülketten durch die folgenden Mechanismen zusammen:
Gerichtete molekulare Kettenanordnung: Während des Sprühprozesses, wenn die hochtemperaturgeschmolzenen PTFE auf der Oberfläche des Zinnsubstrats abkühlen, sind die molekularen Ketten in vertikaler Richtung angeordnet, um eine raue Nanoskala-Struktur zu bilden.
Mikro-Nano-Verbundstruktur: Die Beschichtungsoberfläche ist mit Gewandtrusionen von 50-200 nm Mikron im Mikrokala und 10-50 nm Nanokala-Poren verteilt. Diese Struktur lässt den Wassertropfenkontaktwinkel 110 ° erreichen, der weit über die gewöhnliche hydrophobe Oberfläche (> 90 °) liegt.
Rolling -Reibungseffekt: Wenn die korrosive Flüssigkeit die Beschichtung kontaktiert, bildet das Tröpfchen aufgrund der Oberflächenspannung eine kugelförmige Form und kann in einem Neigungswinkel von nur 2 ° nach unten rollen, wodurch die Kontaktzeit mit dem Substrat um mehr als 90%verkürzt wird.
Die chemische Inertheit von PTFE ergibt sich aus seiner vollständig gesättigten Kohlenstofffluorstruktur, die die Wechselwirkung zwischen molekularen Ketten extrem stark und durch Chemikalien schwer zerstört macht. Insbesondere manifestiert es wie folgt:
Lösungsmittelresistenz: Bei organischen Lösungsmitteln wie Aceton und Tetrahydrofuran bleibt die helikale Konformation der PTFE -Molekülkette stabil, und die Massenverlustrate nach 24 Stunden Eintauchen beträgt weniger als 0,1%, was viel niedriger ist als die der traditionellen Fluorokarbonbeschichtungen (etwa 1%).
Säure- und Alkalisstabilität: In konzentrierter Schwefelsäure (98%) und Natriumhydroxid (30%) tritt nur eine sehr langsame physikalische Adsorption auf der PTFE -Oberfläche auf, und es wird kein chemischer Bindungsbruch oder molekulare Kettenabbau nachgewiesen.
Wetterresistenz: Im Bereich von -50 ℃ bis 250 ° C bleibt die Kristallinität der PTFE -Molekülkette stabil, wodurch das durch thermischen Expansion verursachte Beschichtungsrisse vermieden wird.
Die Selbstheilungsfähigkeit der PTFE-Beschichtung stammt aus ihren einzigartigen molekularen Kettenbewegungseigenschaften und Porenstruktur:
Molekulare Kettenmigration: Wenn Kratzer auf Mikronebene auf der Oberfläche der Beschichtung auftreten, kann die PTFE-Molekülkette unter Spannung entlang der Kratzrichtung wandern und den Defekt automatisch füllen.
Porositätspufferungseffekt: Die in der Beschichtung verteilten Poren auf Mikrometerebene ermöglichen eine kleine Menge Flüssigkeit eindringen, aber die PTFE-Molekülketten an der Porenwand werden unter Flüssigkeitsdruck umgeordnet, um eine dynamische Versiegelungsschicht zu bilden.
Umweltreaktionsfähigkeit: In einer feuchten Umgebung können Wassermoleküle, die auf der PTFE-Oberfläche adsorbiert sind, den Ausrutschen von molekularen Ketten fördern und den Selbstheilungsprozess beschleunigen.
Die Leistung der PTFE -Beschichtung hängt stark von den Sprühprozessparametern ab:
Substratvorbehandlung: Das Zinnsubstrat muss Plasma gereinigt und mit Silankupplungsmittel behandelt werden, um sicherzustellen, dass die Beschichtungsadhäsion ≥8MPa beträgt.
Sprühparameter: Die Plasma -Sprühtechnologie wird verwendet, um den Sprühabstand von 150 mm, eine Spannung von 80 kV und einen Strom von 1,2a zu steuern, um eine dichte und gleichmäßige Beschichtung zu bilden.
Nach der Behandlung: Nach dem Sprühen wird das Hochtemperatursintern bei 350 ℃ durchgeführt, um die PTFE-Molekülkette vollständig zu kristallisieren und die Härte (≥2H) und die Verschleißresistenz der Beschichtung zu verbessern.
Um die Stabilität der Beschichtungsleistung zu gewährleisten, müssen die folgenden Qualitätskontrollstandards festgelegt werden:
Gleichmäßigkeit der Dicke: Die Abweichung der Beschichtungsdicke beträgt ≤ ± 1 & mgr; m durch die konfokale Lasermikroskopie.
Porositätskontrolle: Die Porosität wird durch das Eindringen von Quecksilber bestimmt, und der Zielwert beträgt 15% -20%, um Hydrophobizität und Selbstheilungsfähigkeit auszugleichen.
Korrosionsresistenzüberprüfung: In einer simulierten Korrosionsumgebung (z. B. 1 mol/l H₂so₄ 0,1 mol/l NaCl) wird die Impedanzänderung der Beschichtung durch elektrochemische Impedanzspektroskopie (EIS) überwacht, um sicherzustellen, dass die Impedanzabfallrate in 24 Stunden <5% beträgt.
Analyse des Schutzmechanismus der PTFE -Beschichtung
Superhydrophobizität verringert das Korrosionsrisiko durch folgende Mechanismen:
Tröpfchen-Bounce-Effekt: Wenn Hochgeschwindigkeitstropfen auf die Beschichtung stoßen, lässt die superhydrophobe Oberfläche die Tröpfchen abprallen, um die Korrosion zu vermeiden.
Luftfilmisolation: Wenn Tröpfchen nach unten rollen, wird auf der Beschichtungsfläche ein Luftfilm gebildet, wodurch der direkte Kontakt zwischen dem ätzenden Medium und dem Substrat blockiert wird.
Selbstverschlussfunktion: Superhydrophobizität erschwert es Schadstoffen, sich an die Beschichtungsoberfläche zu halten und das Auftreten lokaler Korrosion zu verringern.
Die chemische Inertheit von PTFE erreicht auf folgende Weise den Lösungsmittelschutz:
Physikalische Abschirmung: Die dichte Beschichtungsstruktur verhindert, dass Lösungsmittelmoleküle eindringen und Substratkorrosion vermieden.
Molekulare Kompatibilität: Es gibt nur eine schwache Van der Waals -Kraft zwischen PTFE und organischen Lösungsmitteln, und es treten keine chemische Reaktion auf.
Langzeitstabilität: Nach 2000 Stunden kontinuierlicher Kontakt mit Lösungsmitteln ist die Beschichtungsmassenverlustrate immer noch weniger als 0,5%.
Der Selbstheilungsmechanismus erweitert das Beschichtungsleben auf die folgenden Arten:
MIKRACKRACK -Reparatur: Unter Stress wandern PTFE -Molekülketten zu den Rissen und bilden neue chemische Bindungen.
Porenversiegelung: Die durchdringende Flüssigkeit bildet einen lokalen Hochdruck in den Poren und veranlasst die molekularen Ketten, die Poren neu zu ordnen und zu schließen.
Reparaturen induziert: In feuchten oder hohen Temperaturumgebungen wird die Selbstheilungsrate erheblich verbessert, und mehr als 90% der Schutzleistung der Beschichtung können wiederhergestellt werden.
Der Anwendungswert der PTFE -Beschichtung in D1S2.8 Flaschenventil
Durch die PTFE -Beschichtung kann das Flaschenventil in einer korrosiven Umgebung einen stabilen Oberflächenzustand aufrechterhalten, und die Dosierungsabweichung wird von ± 3% auf ± 1% reduziert, wodurch die Analysegenauigkeit signifikant verbessert wird.
Im Szenario der simulierten industriellen Chromatographieanalyse beträgt die Lebensdauer des unbeschichteten Flaschenventils 6 Monate, während die Lebensdauer des mit PTFE beschichteten Flaschenventils 5 Jahre überschreitet und die Wartungskosten um 80%gesenkt werden.
Pharmafeld: Bei der Herstellung von Nanokrümpfen reduziert die Beschichtung die Tröpfchendurchmesserabweichung von ± 10% auf ± 3% und verbessert die Gleichmäßigkeit des Arzneimittels.
Chemische Analyse: Im Zusammenhang mit dem automatischen Probenehmer kann er 72 Stunden kontinuierlicher Betrieb mit einer Ausfallrate von weniger als 0,1%erreichen.
Umgebungsüberwachung: Im PM2.5 -Probenehmer kann der Wetterwiderstand der Beschichtung das Gerät in extremen Umgebungen aufrechterhalten, mit einer Datenfehlerrate von weniger als 2%.
