复合纤维材料开启高端微波化学仪器的新时空

2010-11-10 09:13 来源: 上海新仪微波化学科技有限公司
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  复合材料一般泛指由两种或两种以上不同物质以不同方式组合而成的材料,在性能上互相取长补短,产生协同效应,使材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。复合纤维材料的出现堪称材料史上的一次革命。由于复合纤维材料具有高强质轻、耐高温、耐疲劳、优良的减振性、耐化学腐蚀和热膨胀系数小等特点,广泛应用于航空航天、现代工业、体育器材等领域,如神舟7号、嫦娥探月工程以及C919大飞机等重大项目中均见其身影。

  目前,微波化学仪器已成为分析化学、材料科学等应用领域中一种高效的样品前处理和制备设备,然而反应容器的材质直接决定仪器承受高温、高压的性能。市场上流行的微波消解仪通常采用PTFE、PFA以及TFM加工成消解内罐,高端产品更青睐于TFM材质用作消解内罐(最高耐温315℃,最大承受压力 12MPa),因此消解外罐的各项性能成为仪器发展和技术创新的“瓶颈”。早期的聚砜(PSF)或聚苯硫醚(PPS)消解外罐普遍用在普及型和低端微波消解仪上,但在使用过程中因反应条件或机械损伤很容易造成消解罐发生酸腐蚀、变形、产生裂缝,甚至爆裂,现在中高端微波消解仪中已很难见到了。大约在 2005年初,国内一代微波消解系统逐渐采用耐高温、高压,尺寸稳定性以及良好耐化学性的聚醚醚酮(PEEK)设计制造压力反应罐外罐,其使用寿命和安全性得到大幅提高。随着用户对微波反应的要求越高(反应温度高于250℃,反应压力高达4MPa,反应罐体耐压能力超过6MPa),PEEK材料的外罐存在如此高温下易熔易燃,且易受高压损伤等缺陷;特别是高温硫酸蒸汽对其的影响而导致罐体开裂,从而大大降低了仪器设备的安全性能和提升了运行维护的成本。

  上海新仪公司对目前市场上已有的国外高端产品经过长时间的市场调研和咨询国内先进材料专家,凝聚公司科研技术人员克服多重难关,引进并自主开发出全封闭防腐超强复合纤维材料,在2008奥运年一举攻克外罐材料的“瓶颈”,奠定开发高端微波化学仪器的技术基础。新型复合纤维材料外罐采用纤维一体化缠绕并外裹 PFA材料工艺制作而成,强度高(80MPa)、耐高温(400℃)、质量轻巧和极低的热膨胀系数,耐受各种酸碱、有机溶剂,由于全封闭防腐技术的应用克服了国外同类现有产品的怕水或水蒸气浸蚀、不耐腐蚀等缺点。复合纤维材料的抗疲劳强度为其抗拉强度的60%左右,即使因疲劳断裂也是从基体开始,逐渐扩展到纤维和基体的界面上。因此,具备破坏前的预兆,可以及时检查发现,材料寿命比一般金属的长数倍。同时,复合纤维材料的基体中有成千上万根独立的纤维,当用这种材料制成的外罐即便因反应产生爆炸也能在极短时间内将载荷重新分配并传递到未破坏的纤维上,故整个外罐不至于在短时间内丧失承载能力,其安全性能超越目前已知的所有高分子工程塑料。经实际产品测验结果表明,爆不破炸不裂撕不碎的复合纤维材料外罐完全消除横向炸裂的可能,安全系数大大超过目前市场通用的有机改性PEEK材料,耐用性能为PEEK材质的20~100倍。

  MDS-10高通量密闭微波消解·萃取·合成工作站和MASTER 40罐高通量密闭微波消解/萃取工作站均采用超高强度的复合纤维材料制成的外罐,同时配合专利的垂直爆破泄压结构,从真正意义上实现了“垂直爆破”理论,杜绝了由于反应罐的横向破裂造成仪器和人员伤害,极大限度地提高了操作人员的安全性,开启了微波化学超高温高压的新时空。
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