Kemiallisen analyysin, biofarmaseuttisten aineiden sekä materiaalitutkimuksen ja kehityksen aloilla liuottimen syövytyksen uhka laitteiden suorituskykyyn on yhä näkyvämpi. Kun perinteiset alumiinipulloventtiilit joutuvat kosketuksiin vahvojen happojen (kuten konsentroituneiden rikkihapon) kanssa, vahvojen alkalien (kuten natriumhydroksidi) ja orgaanisten liuottimien (kuten asetonin) kanssa, ne ovat alttiita korroosion, pinnoittamisen kuorinta- tai mekaanisen ominaisuuksien huonontumiselle, mikä johtaa vähentyneeseen annostarkkuuteen ja edes laitteiden epäonnistumiseen. D1S2.8 120MCl-annosalumiinikuppi Yhden tuuman kvantitatiivinen pulloventtiili tuo polytetrafluorietyleenin (PTFE) pinnoitteen, joka alkaa materiaalin sisäisistä ominaisuuksista aktiivisen suojausjärjestelmän rakentamiseksi syövyttäville ympäristöille tarjoamalla uuden ratkaisun tarkkuuslaitteisiin.
PTFE-molekyyliketjun vahva C-F-sidos antaa sille erittäin alhaisen pintaenergian (noin 18mn/m), mikä on fysikaalinen ydin superhydrofobisuuden saavuttamiselle. 10 μm: n päällysteessä PTFE -molekyyliketjut toimivat yhdessä seuraavien mekanismien kautta:
Ohjattu molekyyliketjujärjestely: ruiskutusprosessin aikana, kun korkean lämpötilan sulat PTFE jäähtyy tina-substraatin pinnalle, molekyyliketjut on järjestetty pystysuunnassa nano-asteikon karkean rakenteen muodostamiseksi.
Mikro-nano-komposiittimuoto: Pinnoituspinta on jakautunut 50-200 nm: n mikrronimittakaavassa ulkonemilla ja 10-50 nm: n nano-mittakaavalla huokosilla. Tämä rakenne saa vesipisaran kosketuskulman saavuttamaan 110 °, ylittäen huomattavasti tavallisen hydrofobisen pinnan (> 90 °).
KIRJALLINEN KIRJAVAIHTO: Kun syövyttävä neste koskettaa pinnoitetta, pisaro muodostaa pallomaisen muodon pintajännityksestä johtuen ja voi rullata vain 2 °: n kallistuskulmassa vähentäen kosketusaikaa substraatin kanssa yli 90%.
PTFE: n kemiallinen inertti tulee sen täysin tyydyttyneestä hiilifluori-rakenteesta, mikä tekee molekyyliketjujen vuorovaikutuksesta erittäin vahvat ja vaikeat tuhota kemikaalit. Erityisesti se ilmenee seuraavasti:
Liuotinresistenssi: Orgaanisissa liuottimissa, kuten asetonissa ja tetrahydrofuraanissa, PTFE -molekyyliketjun kierteinen konformaatio pysyy vakaana ja massahäviöiden määrän jälkeen 24 tunnin upotuksen jälkeen on alle 0,1%, mikä on paljon alhaisempi kuin perinteisten fluorihiilivetyjen pinnoitteiden (noin 1%).
Hapon ja alkalin stabiilisuus: konsentroituneessa rikkihapossa (98%) ja natriumhydroksidissa (30%), PTFE -pinnalla tapahtuu vain erittäin hidasta fysikaalista adsorptiota eikä kemiallisen sidoksen rikkoutumista tai molekyyliketjun hajoamista havaita.
Sääkestävyys: PTFE -molekyyliketjun kiteisyys on -50 -250 ℃ pysyy vakaana, välttäen lämmönlaajennuksen aiheuttamaa päällystyskeksua.
PTFE-pinnoitteen itseparannuskyky johtuu sen ainutlaatuisista molekyyliketjun liikkeen ominaisuuksista ja huokosrakenteesta:
Molekyyliketjun kulkeutuminen: Kun mikroronitason naarmuja esiintyy päällysteen pinnalla, PTFE-molekyylketju voi kulkea naarmuuntaa pitkin jännityksen alla ja täyttää vian automaattisesti.
Huokoisuuspuskurointivaikutus: Pinnoitteeseen jakautuneet mikronitason huokoset sallivat pienen määrän nestettä tunkeutua, mutta huokosseinämän PTFE-molekyyliketjut järjestetään nestemäisen paineen alla dynaamisen tiivistyskerroksen muodostamiseksi.
Ympäristön reagointikyky: Kosteassa ympäristössä PTFE-pinnalla adsorboituneet vesimolekyylit voivat edistää molekyyliketjujen liukumista ja kiihdyttää itseparannusprosessia.
PTFE -pinnoitteen suorituskyky on erittäin riippuvainen ruiskutusprosessiparametreista:
Substraatin esikäsittely: Tina -substraatti on puhdistettava plasman puhdistettava ja käsiteltävä silaanikytkentäaineella varmistaaksesi, että pinnoitteen tarttuvuus on ≥8mPa.
Suihkutusparametrit: Plasman ruiskutustekniikkaa käytetään 150 mm: n ruiskutusetäisyyden, 80 kV: n ja 1,2a: n virran hallintaan tiheän ja tasaisen pinnoitteen muodostamiseksi.
Käsittelyn jälkeinen: Suihkumisen jälkeen suoritetaan korkean lämpötilan sintraus 350 ℃: n nopeudella PTFE-molekyyliketjun täysin kiteyttämiseksi ja kovuuden parantamiseksi (≥2h) ja pinnoitteen kulutusvastus.
Pinnoitteen suorituskyvyn vakauden varmistamiseksi on määritettävä seuraavat laadunvalvontastandardit:
Paksuuden tasaisuus: Pinnoitteen paksuuden poikkeama on ≤ ± 1 μm laserkonfokaalimikroskopian kautta.
Huokoisuuden hallinta: Huokoisuus määritetään elohopean tunkeutumisella, ja tavoitearvo on 15% -20% hydrofobisuuden ja itsensä parantamisen kyvyn tasapainottamiseksi.
Korroosion resistenssin todentaminen: simuloidussa korroosioympäristössä (kuten 1mol/l h₂so₄ 0,1mol/l NaCl) pinnoitteen impedanssinmuutosta tarkkaillaan sähkökemiallisen impedanssispektroskopian (EIS) avulla, että impedanssin pudotusnopeus on <5% 24 tunnissa.
PTFE -pinnoitteen suojausmekanismin analyysi
Superhydrofobisuus vähentää korroosion riskiä seuraavien mekanismien kautta:
Pisaroiden pomppimisvaikutus: Kun nopea pisarat osuvat pinnoitteeseen, superhydrofobinen pinta aiheuttaa pisaroiden pomppimisen iskun korroosion välttämiseksi.
Ilmakalvon eristäminen: Kun pisarat rullataan, pinnoituspinnalle muodostuu ilmakalvo, joka estää syövyttävän väliaineen ja substraatin välisen suoran kosketuksen.
Itsepuhdistusfunktio: Superhydrofobisuus vaikeuttaa epäpuhtauksien tarttumista pinnoituspintaan vähentäen paikallisen korroosion esiintymistä.
PTFE: n kemiallinen inertti saavuttaa liuottimen suojauksen seuraavilla tavoilla:
Fysikaalinen suojaus: Tiheä päällystysrakenne estää liuotinmolekyylejä tunkeutumasta ja välttää substraattikorroosion.
Molekyylin yhteensopivuus: PTFE: n ja orgaanisten liuottimien välillä on vain heikko van der Waals -voima, eikä kemiallista reaktiota tapahdu.
Pitkäaikainen stabiilisuus: 2000 tunnin jatkuvan kosketuksen jälkeen liuottimien kanssa päällystysmassan menetysaste on edelleen alle 0,5%.
Itseparannusmekanismi pidentää pinnoite-elämää seuraavilla tavoilla:
Mikrohalkeaman korjaus: Stressissä PTFE -molekyyliketjut kulkevat halkeamiin ja muodostavat uusia kemiallisia sidoksia.
Huokostiiviste: tunkeutuva neste muodostaa huokosissa paikallisen korkean paineen, mikä kehottaa molekyyliketjuja uudelleenjärjestelmään ja sulkemaan huokoset.
Ympäristön aiheuttama korjaus: kosteassa tai korkeassa lämpötilaympäristössä itseparantumisnopeutta paranee merkittävästi, ja yli 90% pinnoitteen suojaaikaisesta suorituskyvystä voidaan palauttaa.
PTFE -pinnoitteen sovellusarvo vuonna D1S2.8 Pulloventtiili
PTFE -päällyste antaa pulloventtiilin ylläpitää stabiilia pintatilaa syövyttämisympäristössä, ja annospoikkeama vähenee ± 3%: sta ± 1%: iin, mikä parantaa merkittävästi analyysin tarkkuutta.
Simuloidussa teollisuuskromatografiaanalyysiskenaariossa päällystämättömän pulloventtiilin käyttöikä on 6 kuukautta, kun taas PTFE -päällystetyn pulloventtiilin käyttöikä ylittää 5 vuotta, ja ylläpitokustannukset vähenevät 80%.
Farmaseuttinen kenttä: Nano-lääkkeiden valmistuksessa päällyste vähentää pisaran halkaisijan poikkeamaa ± 10%: sta ± 3%: iin parantaen lääkkeen tasaisuutta.
Kemiallinen analyysi: Yhdessä automaattisen näytteenottajan kanssa se voi saavuttaa 72 tuntia jatkuvaa toimintaa, jonka epäonnistumisaste on alle 0,1%.
Ympäristön seuranta: PM2.5 -näytteenotossa pinnoitteen säänkestävyys antaa laitteelle mahdollisuuden ylläpitää annosten vakautta äärimmäisissä ympäristöissä, ja datavirheaste on alle 2%.
