화학 분석, 바이오 제약 및 재료 연구 개발 분야에서 장비 성능에 대한 용매 부식의 위협이 점점 두드러지고 있습니다. 전통적인 알루미늄 병 밸브가 강한 산 (예 : 농축 황산), 강한 알칼리 (예 : 수산화 나트륨) 및 유기 용매 (예 : 아세톤)와 접촉하면 표면 부식, 코팅 껍질 코팅 또는 기계적 자산 분해가 발생하기 쉬우 며, 용량 정확도 감소 및 장비 고장을 초래합니다. D1S2.8 120mcl 복용량 알루미늄 컵 1 인치 정량적 병 밸브는 재료의 고유 특성에서 시작하여 폴리 테트라 플루오로 에틸렌 (PTFE) 코팅을 소개하여 부식성 환경을위한 적극적인 보호 시스템을 구축하여 정밀 미터링 장비를위한 새로운 솔루션을 제공합니다.
PTFE 분자 사슬의 강한 C-F 결합은 매우 낮은 표면 에너지 (약 18mn/m)를 제공하며, 이는 초 소수성을 달성하기위한 핵심 물리적 기초입니다. 10μm 코팅에서, PTFE 분자 사슬은 다음 메커니즘을 통해 함께 작용합니다.
지시 된 분자 사슬 배열 : 분무 공정 동안, 고온 용융 PTFE가 주석 기판의 표면에서 냉각 될 때, 분자 체인은 수직 방향으로 배열되어 나노 스케일 거친 구조를 형성한다.
마이크로-나노 복합 구조 : 코팅 표면은 50-200nm 미크론 스케일 돌기 및 10-50nm 나노 스케일 기공으로 분포됩니다. 이 구조는 물 액적 접촉각이 110 °에 도달하여 일반 소수성 표면 (> 90 °)을 훨씬 초과합니다.
롤링 마찰 효과 : 부식성 액체가 코팅에 닿을 때, 액적은 표면 장력으로 인해 구형 모양을 형성하고 단지 2 °의 경사각으로 롤 다운되어 기판의 접촉 시간을 90%이상 줄일 수 있습니다.
PTFE의 화학적 불활성은 완전히 포화 탄소-플루오린 구조에서 비롯되며, 이는 분자 사슬 사이의 상호 작용을 화학 물질에 의해 매우 강력하고 파괴하기가 매우 어렵다. 구체적으로, 그것은 다음과 같이 나타납니다.
용매 저항성 : 아세톤 및 테트라 하이드로 푸란과 같은 유기 용매에서, PTFE 분자 사슬의 나선 형태는 안정적으로 유지되며, 24 시간 침지 후 질량 손실 속도는 0.1%미만이며, 이는 전통적인 플루오로 카본 코팅의 것보다 훨씬 낮다 (약 1%).
산 및 알칼리 안정성 : 농축 황산 (98%)과 수산화 나트륨 (30%)에서 PTFE 표면에서 매우 느린 물리적 흡착 만 발생하며 화학적 결합 파괴 또는 분자 사슬 분해는 검출되지 않습니다.
기상 저항 : -50 ℃에서 250 ℃의 범위에서, PTFE 분자 사슬의 결정도는 열 팽창으로 인한 코팅 균열을 피하며 안정적으로 유지된다.
PTFE 코팅의자가 치유 능력은 고유 한 분자 사슬 운동 특성 및 기공 구조에서 비롯됩니다.
분자 사슬 이동 : 코팅 표면에 미크론 수준 흠집이 나타날 때, PTFE 분자 사슬은 응력 하에서 스크래치 방향을 따라 이동하여 자동으로 결함을 채울 수 있습니다.
다공성 버퍼링 효과 : 코팅에 분포 된 미크론 수준 기공은 소량의 액체가 침투 할 수있게하지만, 기공 벽의 PTFE 분자 사슬은 액체 압력 하에서 재 배열되어 동적 밀봉 층을 형성한다.
환경 반응성 : 습한 환경에서 PTFE 표면에 흡착 된 물 분자는 분자 체인의 미끄러짐을 촉진하고자가 치유 과정을 가속화 할 수 있습니다.
PTFE 코팅의 성능은 분무 공정 매개 변수에 크게 의존합니다.
기질 전처리 : 주석 기판은 혈장을 세척하고 실란 커플 링제로 처리하여 코팅 접착력이 8MPa 이상을 보장해야합니다.
스프레이 매개 변수 : 플라즈마 분무 기술은 150mm의 스프레이 거리, 80kV 전압 및 1.2A의 전류를 제어하여 밀도가 높고 균일 한 코팅을 형성하는 데 사용됩니다.
치료 후 : 분무 후, 350 ℃에서 고온 소결을 수행하여 PTFE 분자 사슬을 완전히 결정화하고 코팅의 경도 (≥2H) 및 내마모성을 향상시킨다.
코팅 성능의 안정성을 보장하려면 다음 품질 관리 표준을 설정해야합니다.
두께 균일 성 : 코팅 두께 편차는 레이저 공 초점 현미경을 통해 ≤ ± 1μm입니다.
다공성 제어 : 다공성은 수은 침입에 의해 결정되며, 표적 값은 15% -20%이며 소수성 및자가 치유 능력의 균형을 유지합니다.
부식 저항 검증 : 시뮬레이션 된 부식 환경 (예 : 1mol/L H₂So₄ 0.1mol/L NACL)에서, 코팅의 임피던스 변화는 전기 화학 임피던스 분광기 (EIS)에 의해 모니터링되어 임피던스 강하 속도가 24 시간 내에 <5%임을 보장합니다.
PTFE 코팅의 보호 메커니즘 분석
초 소수성은 다음 메커니즘을 통해 부식의 위험을 줄입니다.
Droplet bounce effect: When high-speed droplets hit the coating, the superhydrophobic surface causes the droplets to bounce to avoid impact corrosion.
에어 필름 분리 : 물방울이 굴러 가면, 코팅 표면에 공기 필름이 형성되어 부식성 매체와 기판 사이의 직접 접촉을 차단합니다.
자체 청소 기능 : 초 소수성은 오염 물질이 코팅 표면에 부착하기 어렵게하여 국소 부식의 발생을 줄입니다.
PTFE의 화학적 불활성은 다음과 같은 방식으로 용매 보호를 달성합니다.
물리적 차폐 : 조밀 한 코팅 구조는 용매 분자가 침투하는 것을 방지하고 기질 부식을 피합니다.
분자 호환성 : PTFE와 유기 용매 사이에는 약한 반 데르 발스 힘만이 있으며 화학적 반응은 발생하지 않습니다.
장기 안정성 : 용매와 2000 시간의 지속적인 접촉 후 코팅 질량 손실 속도는 여전히 0.5%미만입니다.
자가 치유 메커니즘은 다음과 같은 방법으로 코팅 수명을 연장합니다.
미세 락 복구 : 스트레스 하에서, PTFE 분자 사슬은 균열로 이동하여 새로운 화학적 결합을 형성합니다.
기공 밀봉 : 침투 액체는 기공의 국소 고압을 형성하여 분자 체인이 기공을 재 배열하고 닫으라고 촉구합니다.
환경 유도 수리 : 습한 또는 고온 환경에서자가 치유 속도가 크게 향상되고 코팅의 보호 성능의 90% 이상이 회복 될 수 있습니다.
PTFE 코팅의 적용 값 D1S2.8 병 밸브
PTFE 코팅은 병 밸브가 부식성 환경에서 안정적인 표면 상태를 유지할 수있게하며, 복용량 편차는 ± 3%에서 ± 1%로 감소하여 분석 정확도를 크게 향상시킵니다.
시뮬레이션 된 산업 크로마토 그래피 분석 시나리오에서, 코팅되지 않은 병 밸브의 수명은 6 개월이며, PTFE 코팅 병 밸브의 수명은 5 년을 초과하고 유지 보수 비용은 80%감소합니다.
제약 필드 : 나노 마약의 제조에서 코팅은 액적 직경 편차를 ± 10%에서 ± 3%로 줄여 약물의 균일 성을 향상시킵니다.
화학 분석 : 자동 샘플러와 함께 0.1%미만의 고장 속도로 72 시간의 연속 작동을 달성 할 수 있습니다.
환경 모니터링 : PM2.5 샘플러에서 코팅의 기상 저항은 장치가 극한 환경에서 복용량 안정성을 유지할 수 있으며 데이터 오류율은 2%미만입니다 .
