Dans les domaines de l'analyse chimique, les biopharmaceutiques et la recherche et le développement matériel, la menace de corrosivité du solvant à la performance de l'équipement devient de plus en plus proéminente. Lorsque des soupapes de bouteille d'aluminium traditionnelles entrent en contact avec de forts acides (comme l'acide sulfurique concentré), des alcalis puissants (tels que l'hydroxyde de sodium) et des solvants organiques (tels que l'acétone), ils sont sujets à la corrosion de surface, à un pelage de revêtement ou à une dégradation de la propriété mécanique, entraînant une réduction de la dosage et même une défaillance de l'équipement. Le D1S2.8 120MCL DOSAGE DOSAGE DE L'ALUMINUM Cup de bouteille quantitative d'un pouce introduit un revêtement polytétrafluoroéthylène (PTFE), à partir des propriétés intrinsèques du matériau, pour construire un système de protection actif pour les environnements corrosive, fournissant une nouvelle solution pour l'équipement de mesure de précision.
La forte liaison C-F de la chaîne moléculaire PTFE lui donne une énergie de surface extrêmement faible (environ 18 mn / m), qui est la base physique de base pour atteindre la superhydrophobicité. Dans le revêtement de 10 μm, les chaînes moléculaires PTFE travaillent ensemble à travers les mécanismes suivants:
Arrangement de chaîne moléculaire dirigée: Pendant le processus de pulvérisation, lorsque le PTFE fondu à haute température se refroidit à la surface du substrat d'étain, les chaînes moléculaires sont disposées dans la direction verticale pour former une structure rugueuse nano-échelle.
Structure composite micro-nano: La surface de revêtement est distribuée avec des protubérances à l'échelle de micron 50 à 200 nm et des pores nano-échelle de 10 à 50 nm. Cette structure fait que l'angle de contact des gouttelettes d'eau atteint 110 °, dépassant de loin la surface hydrophobe ordinaire (> 90 °).
Effet de frottement roulant: lorsque le liquide corrosif entre en contact avec le revêtement, la gouttelette forme une forme sphérique due à la tension en surface et peut se dérouler à un angle d'inclinaison de seulement 2 °, réduisant le temps de contact avec le substrat de plus de 90%.
L'inertie chimique de la PTFE provient de sa structure de fluor carbone entièrement saturée, ce qui rend l'interaction entre les chaînes moléculaires extrêmement fortes et difficiles à détruire par des produits chimiques. Plus précisément, il se manifeste comme suit:
Résistance au solvant: Dans les solvants organiques tels que l'acétone et la tétrahydrofurane, la conformation hélicoïdale de la chaîne moléculaire PTFE reste stable, et le taux de perte de masse après 24 heures d'immersion est inférieur à 0,1%, ce qui est beaucoup plus bas que celui des revêtements de fluorocarbone traditionnels (environ 1%).
Stabilité acide et alcaline: Dans l'acide sulfurique concentré (98%) et l'hydroxyde de sodium (30%), une adsorption physique très lente se produit sur la surface du PTFE, et aucune dégradation de la liaison chimique ou de la chaîne moléculaire n'est détectée.
Weather resistance: In the range of -50℃ to 250℃, the crystallinity of the PTFE molecular chain remains stable, avoiding coating cracking caused by thermal expansion.
La capacité d'auto-guérison du revêtement PTFE provient de ses caractéristiques de mouvement de la chaîne moléculaire unique et de sa structure de pores:
Migration de la chaîne moléculaire: Lorsque les rayures au niveau micron apparaissent à la surface du revêtement, la chaîne moléculaire PTFE peut migrer le long de la direction de rayures sous contrainte et remplir automatiquement le défaut.
Effet tampon de porosité: Les pores au niveau du micron distribués dans le revêtement permettent à une petite quantité de liquide de pénétrer, mais les chaînes moléculaires PTFE sur la paroi des pores sont réorganisées sous une pression liquide pour former une couche de scellage dynamique.
Réactivité environnementale: Dans un environnement humide, les molécules d'eau adsorbées sur la surface PTFE peuvent favoriser le glissement des chaînes moléculaires et accélérer le processus d'auto-guérison.
Les performances du revêtement PTFE dépendent fortement des paramètres du processus de pulvérisation:
Prétraitement du substrat: le substrat d'étain doit être nettoyé et traité avec un agent de couplage de silane pour s'assurer que l'adhésion du revêtement est ≥8MPA.
Paramètres de pulvérisation: La technologie de pulvérisation du plasma est utilisée pour contrôler la distance de pulvérisation de 150 mm, une tension de 80kV et un courant de 1,2A pour former un revêtement dense et uniforme.
Post-traitement: Après la pulvérisation, le frittage à haute température à 350 ℃ est effectué pour cristalliser complètement la chaîne moléculaire PTFE et améliorer la dureté (≥2h) et l'usure de la résistance du revêtement.
Pour assurer la stabilité des performances de revêtement, les normes de contrôle de la qualité suivantes doivent être établies:
Uniformité d'épaisseur: L'écart d'épaisseur du revêtement est ≤ ± 1 μm par microscopie confocale laser.
Contrôle de la porosité: La porosité est déterminée par l'intrusion du mercure, et la valeur cible est de 15% à 20% pour équilibrer l'hydrophobicité et la capacité d'auto-guérison.
Vérification de la résistance à la corrosion: Dans un environnement de corrosion simulé (tel que 1 mol / L H₂SO₄ 0,1 mol / L NaCl), la variation d'impédance du revêtement est surveillée par spectroscopie d'impédance électrochimique (EIS) pour garantir que le taux de chute d'impédance est <5% en 24 heures.
Analyse du mécanisme de protection du revêtement PTFE
La superhydrophobicité réduit le risque de corrosion à travers les mécanismes suivants:
Effet de rebond de gouttelettes: lorsque des gouttelettes à grande vitesse frappent le revêtement, la surface superhydrophobe fait rebondir les gouttelettes pour éviter la corrosion d'impact.
Isolement du film d'air: lorsque les gouttelettes roulent, un film d'air se forme sur la surface du revêtement, bloquant le contact direct entre le milieu corrosif et le substrat.
Fonction d'autonomie: La superhydrophobicité rend difficile pour les polluants d'adhérer à la surface du revêtement, réduisant la survenue d'une corrosion locale.
L'inertie chimique du PTFE obtient une protection contre les solvants de la manière suivante:
Boundage physique: la structure de revêtement dense empêche les molécules de solvant de pénétrer et évite la corrosion du substrat.
Compatibilité moléculaire: il n'y a qu'une faible force de van der Waals entre le PTFE et les solvants organiques, et aucune réaction chimique ne se produit.
Stabilité à long terme: après 2000 heures de contact continu avec les solvants, le taux de perte de masse de revêtement est encore inférieur à 0,5%.
Le mécanisme d'auto-guérison prolonge la vie de revêtement de la manière suivante:
Réparation de la microcasse: sous le stress, les chaînes moléculaires PTFE migrent vers les fissures et forment de nouvelles liaisons chimiques.
Scellant des pores: Le liquide pénétrant forme la haute pression locale dans les pores, incitant les chaînes moléculaires à réorganiser et à fermer les pores.
Réparation induite par l'environnement: Dans des environnements à température humide ou à haute température, le taux d'auto-guérison est considérablement amélioré et plus de 90% des performances protectrices du revêtement peuvent être restaurées.
La valeur de l'application de PTFE revêtement en Vanne de bouteille D1S2.8
Le revêtement PTFE permet à la vanne de la bouteille de maintenir un état de surface stable dans un environnement corrosif, et l'écart posologique est réduit de ± 3% à ± 1%, améliorant considérablement la précision de l'analyse.
Dans le scénario d'analyse de la chromatographie industrielle simulée, la durée de vie de la vanne de bouteille non enrobée est de 6 mois, tandis que la durée de vie de la vanne de bouteille revêtue de PTFE dépasse 5 ans, et le coût d'entretien est réduit de 80%.
Champ pharmaceutique: Dans la préparation de nano-drogues, le revêtement réduit le diamètre des gouttelettes de ± 10% à ± 3%, améliorant l'uniformité du médicament.
Analyse chimique: En conjonction avec l'échantillonneur automatique, il peut atteindre 72 heures de fonctionnement continu avec un taux de défaillance inférieur à 0,1%.
Surveillance environnementale: Dans l'échantillonneur PM2.5, la résistance aux intempéries du revêtement permet à l'appareil de maintenir la stabilité du dosage dans des environnements extrêmes, avec un taux d'erreur de données inférieur à 2% .
