ในด้านการวิเคราะห์ทางเคมีชีวภาพและการวิจัยและพัฒนาวัสดุการคุกคามของการกัดกร่อนของตัวทำละลายต่อประสิทธิภาพของอุปกรณ์กำลังโดดเด่นมากขึ้นเรื่อย ๆ เมื่อวาล์วขวดอลูมิเนียมแบบดั้งเดิมสัมผัสกับกรดที่แข็งแรง (เช่นกรดซัลฟิวริกเข้มข้น) อัลคาลิสที่แข็งแรง (เช่นโซเดียมไฮดรอกไซด์) และตัวทำละลายอินทรีย์ (เช่นอะซิโตน) พวกมันมีแนวโน้มที่จะกัดกร่อนพื้นผิว D1S2.8 120MCL DOSAGE DOSAGE CUP CUP VALTITITATIVE VALTITATIVE VALDE VALVE แนะนำการเคลือบโพลีเทตราฟลูออโรเอทิลีน (PTFE) เริ่มต้นจากคุณสมบัติที่แท้จริงของวัสดุเพื่อสร้างระบบป้องกันที่ใช้งานสำหรับสภาพแวดล้อมที่กัดกร่อน
พันธะ C-F ที่แข็งแกร่งของโซ่โมเลกุล PTFE ให้พลังงานพื้นผิวที่ต่ำมาก (ประมาณ 18mn/m) ซึ่งเป็นพื้นฐานทางกายภาพหลักสำหรับการบรรลุ superhydrophobicity ในการเคลือบ10μmโซ่โมเลกุล PTFE ทำงานร่วมกันผ่านกลไกต่อไปนี้:
การจัดเรียงโซ่โมเลกุลโดยตรง: ในระหว่างกระบวนการฉีดพ่นเมื่อ PTFE หลอมเหลวอุณหภูมิสูงเย็นลงบนพื้นผิวของพื้นผิวดีบุกโซ่โมเลกุลจะถูกจัดเรียงในทิศทางแนวตั้งเพื่อสร้างโครงสร้างขรุขระระดับนาโน
โครงสร้างคอมโพสิต Micro-Nano: พื้นผิวการเคลือบถูกกระจายด้วยการยื่นออกมาขนาดไมครอนขนาดเล็ก 50-200Nm และรูขุมขนระดับนาโน 10-50nm โครงสร้างนี้ทำให้มุมสัมผัสของหยดน้ำถึง 110 °ไกลเกินกว่าพื้นผิวที่ไม่ชอบน้ำสามัญ (> 90 °)
เอฟเฟกต์แรงเสียดทานของการกลิ้ง: เมื่อของเหลวกัดกร่อนสัมผัสกับการเคลือบผิวหยดจะสร้างรูปร่างทรงกลมเนื่องจากแรงตึงผิวและสามารถม้วนลงที่มุมเอียงเพียง 2 °ลดเวลาสัมผัสด้วยสารตั้งต้นมากกว่า 90%
ความเฉื่อยทางเคมีของ PTFE มาจากโครงสร้างคาร์บอนฟลูออรีนที่อิ่มตัวอย่างเต็มที่ซึ่งทำให้การทำงานร่วมกันระหว่างโซ่โมเลกุลที่แข็งแกร่งมากและยากที่จะถูกทำลายโดยสารเคมี โดยเฉพาะอย่างยิ่งมันเป็นที่ประจักษ์ดังต่อไปนี้:
ความต้านทานของตัวทำละลาย: ในตัวทำละลายอินทรีย์เช่นอะซิโตนและเทตราไฮโดรฟูรันโครงสร้างของห่วงโซ่โมเลกุล PTFE ยังคงมีเสถียรภาพและอัตราการสูญเสียมวลหลังจากการแช่ 24 ชั่วโมงน้อยกว่า 0.1%ซึ่งต่ำกว่าการเคลือบฟลูออโรคาร์บอนแบบดั้งเดิม (ประมาณ 1%)
ความเสถียรของกรดและอัลคาไล: ในกรดซัลฟิวริกเข้มข้น (98%) และโซเดียมไฮดรอกไซด์ (30%) มีเพียงการดูดซับทางกายภาพที่ช้ามากเท่านั้นที่เกิดขึ้นบนพื้นผิว PTFE และไม่พบการสลายพันธะทางเคมีหรือการสลายตัวของโซ่โมเลกุล
ความต้านทานต่อสภาพอากาศ: ในช่วง -50 ℃ถึง 250 ℃ความเป็นผลึกของโซ่โมเลกุล PTFE ยังคงมีความเสถียรหลีกเลี่ยงการแตกการเคลือบที่เกิดจากการขยายตัวทางความร้อน
ความสามารถในการรักษาตัวเองของการเคลือบ PTFE เกิดจากลักษณะการเคลื่อนไหวของห่วงโซ่โมเลกุลที่เป็นเอกลักษณ์และโครงสร้างรูขุมขน:
การโยกย้ายโซ่โมเลกุล: เมื่อรอยขีดข่วนระดับไมครอนปรากฏบนพื้นผิวของการเคลือบโซ่โมเลกุล PTFE สามารถโยกย้ายไปตามทิศทางรอยขีดข่วนภายใต้ความเครียดและเติมเต็มข้อบกพร่องโดยอัตโนมัติ
เอฟเฟกต์การบัฟเฟอร์รูพรุน: รูขุมขนระดับไมครอนที่กระจายในการเคลือบช่วยให้ของเหลวจำนวนเล็กน้อยสามารถเจาะได้ แต่โซ่โมเลกุล PTFE บนผนังรูขุมขนจะถูกจัดเรียงใหม่ภายใต้ความดันของเหลวเพื่อสร้างชั้นปิดผนึกแบบไดนามิก
การตอบสนองต่อสิ่งแวดล้อม: ในสภาพแวดล้อมที่ชื้นโมเลกุลของน้ำที่ดูดซับบนพื้นผิว PTFE สามารถส่งเสริมการลื่นของโซ่โมเลกุลและเร่งกระบวนการรักษาตัวเอง
ประสิทธิภาพของการเคลือบ PTFE ขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์กระบวนการฉีดพ่น:
การปรับสภาพของพื้นผิว: สารตั้งต้นของดีบุกจะต้องทำความสะอาดพลาสมาและรักษาด้วยสารเชื่อมต่อไซเลนเพื่อให้แน่ใจว่าการยึดเกาะของการเคลือบคือ≥8MPA
พารามิเตอร์การพ่น: เทคโนโลยีการพ่นพลาสม่าใช้ในการควบคุมระยะการฉีดพ่นที่ 150 มม., แรงดันไฟฟ้า 80kV และกระแสไฟฟ้า 1.2A เพื่อสร้างการเคลือบที่หนาแน่นและสม่ำเสมอ
หลังการรักษา: หลังจากฉีดพ่นการเผาอุณหภูมิสูงที่ 350 ℃จะดำเนินการเพื่อตกผลึกโซ่โมเลกุล PTFE อย่างเต็มที่และปรับปรุงความแข็ง (≥2h) และความต้านทานการสึกหรอของการเคลือบ
เพื่อให้แน่ใจว่ามีความมั่นคงในการเคลือบประสิทธิภาพต้องมีการกำหนดมาตรฐานการควบคุมคุณภาพดังต่อไปนี้:
ความสม่ำเสมอของความหนา: ค่าเบี่ยงเบนความหนาของการเคลือบคือ≤±1μmผ่านกล้องจุลทรรศน์คอนโฟคอลเลเซอร์
การควบคุมความพรุน: ความพรุนถูกกำหนดโดยการบุกรุกของปรอทและค่าเป้าหมายคือ 15% -20% เพื่อสร้างความสมดุลให้กับการไฮโดรโฟบิซิตี้และความสามารถในการรักษาตัวเอง
การตรวจสอบความต้านทานการกัดกร่อน: ในสภาพแวดล้อมการกัดกร่อนแบบจำลอง (เช่น 1mol/L H₂SO₄ 0.1mol/L NaCl) การเปลี่ยนแปลงความต้านทานของการเคลือบจะถูกตรวจสอบโดยสเปกโทรสโกปีอิมพีแดนซ์อิมพีแดนซ์ (EIS) เพื่อให้แน่ใจว่าอัตราการลดลงของอิมพิแดนซ์คือ <5%
การวิเคราะห์กลไกการป้องกันของการเคลือบ PTFE
Superhydrophobicity ช่วยลดความเสี่ยงของการกัดกร่อนผ่านกลไกต่อไปนี้:
เอฟเฟกต์หยดน้ำเด้ง: เมื่อหยดความเร็วสูงกระทบการเคลือบผิว superhydrophobic ทำให้หยดน้ำเด้งเพื่อหลีกเลี่ยงการกัดกร่อนผลกระทบ
การแยกฟิล์มอากาศ: เมื่อหยดน้ำม้วนลงฟิล์มอากาศจะถูกสร้างขึ้นบนพื้นผิวการเคลือบปิดกั้นการสัมผัสโดยตรงระหว่างสื่อการกัดกร่อนและสารตั้งต้น
ฟังก์ชั่นการทำความสะอาดตัวเอง: superhydrophobicity ทำให้มันยากสำหรับมลพิษที่จะยึดติดกับพื้นผิวการเคลือบลดการเกิดการกัดกร่อนในท้องถิ่น
ความเฉื่อยทางเคมีของ PTFE บรรลุการป้องกันตัวทำละลายในรูปแบบต่อไปนี้:
การป้องกันทางกายภาพ: โครงสร้างการเคลือบหนาแน่นป้องกันโมเลกุลของตัวทำละลายจากการเจาะและหลีกเลี่ยงการกัดกร่อนของสารตั้งต้น
ความเข้ากันได้ของโมเลกุล: มีเพียงแรงหนุน Van der Waals ระหว่าง PTFE และตัวทำละลายอินทรีย์และไม่มีปฏิกิริยาทางเคมีเกิดขึ้น
เสถียรภาพระยะยาว: หลังจาก 2,000 ชั่วโมงของการติดต่ออย่างต่อเนื่องกับตัวทำละลายอัตราการสูญเสียมวลการเคลือบยังคงน้อยกว่า 0.5%
กลไกการรักษาตัวเองขยายชีวิตการเคลือบด้วยวิธีต่อไปนี้:
การซ่อมแซม microcrack: ภายใต้ความเครียดโซ่โมเลกุล PTFE อพยพไปยังรอยแตกและสร้างพันธะเคมีใหม่
การปิดผนึกรูขุมขน: ของเหลวที่แทรกซึมทำให้เกิดแรงดันสูงในท้องถิ่นในรูขุมขนกระตุ้นให้โซ่โมเลกุลจัดเรียงใหม่และปิดรูขุมขน
การซ่อมแซมที่เกิดจากสิ่งแวดล้อม: ในสภาพแวดล้อมที่ชื้นหรืออุณหภูมิสูงอัตราการรักษาด้วยตนเองจะดีขึ้นอย่างมีนัยสำคัญและมากกว่า 90% ของประสิทธิภาพการป้องกันของการเคลือบสามารถกู้คืนได้
ค่าแอปพลิเคชันของการเคลือบ PTFE ใน D1S2.8 วาล์วขวด
การเคลือบ PTFE ช่วยให้วาล์วขวดสามารถรักษาสถานะพื้นผิวที่มั่นคงในสภาพแวดล้อมการกัดกร่อนและค่าเบี่ยงเบนปริมาณจะลดลงจาก± 3% เป็น± 1% เพิ่มความแม่นยำในการวิเคราะห์อย่างมีนัยสำคัญ
ในสถานการณ์การวิเคราะห์โครมาโตกราฟีอุตสาหกรรมจำลองอายุการใช้งานของวาล์วขวดที่ไม่เคลือบผิวคือ 6 เดือนในขณะที่อายุการใช้งานของวาล์วขวดเคลือบ PTFE เกิน 5 ปีและค่าบำรุงรักษาลดลง 80%
ฟิลด์เภสัชกรรม: ในการเตรียมยานาโนการเคลือบจะช่วยลดการเบี่ยงเบนเส้นผ่านศูนย์กลางของหยดจาก± 10% เป็น± 3% ปรับปรุงความสม่ำเสมอของยา
การวิเคราะห์ทางเคมี: ร่วมกับตัวอย่างอัตโนมัติสามารถบรรลุการทำงานต่อเนื่อง 72 ชั่วโมงด้วยอัตราความล้มเหลวน้อยกว่า 0.1%
การตรวจสอบสิ่งแวดล้อม: ในตัวอย่าง PM2.5 ความต้านทานต่อสภาพอากาศของการเคลือบช่วยให้อุปกรณ์สามารถรักษาเสถียรภาพของปริมาณในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงโดยมีอัตราความผิดพลาดของข้อมูลน้อยกว่า 2%.
