Рассмотреть вопрос об использовании Фторполимеры В биологических приложениях

Даже при использовании дорогостоящих коррозионно-стойких сплавов, металлические загрязнения продолжает иметь место в промышленности биопрепаратов, тем самым снижая доходность продуктов и видов деятельности. Фторполимеры становятся реальным решением этой проблемы.

Биопрепаратов ПРОМЫШЛЕННОСТИ инвестирует SIGNIF-ных сексуальных поведений капитала при переходе из нержавеющей стали 316L (SS) более дорогостоящими коррозионно-стойких металлических сплавов, таких, как Ni основе C276 и Fe основе AL6XN. Хотя это является сокращение инвестиционных проблем с коррозией, это не устраняет загрязнения извлечения ионов металлов в процессе поток.

Нержавеющая сталь, требует дорогостоящих пассивации и электролитической шаги для выполнения проверки. Электрополировка разглаживает поверхность за счет уменьшения высоты всасывает, но не удалить щели на базе этих пиков и может даже создать ямы, что приводит к увеличению сцепления биопленки (7).

В отличие от металла загрязнения фторполимеров почти невозможно обнаружить. Фторполимеры также значительно сократили биопленки сцепления по сравнению с традиционными электрополированной 316L СС (7). Эти качества должны привести к снижению чистой-Inplace (CIP) операций, эксплуатационные расходы, и сократить время проверки, а также повышения урожайности продуктов и видов деятельности.

Полупроводниковой промышленности уже перешли на полностью фторированных полимеров строительных материалов. Этот шаг основан на необходимость высокой степени чистоты, высокой физической целостности и химической стойкостью. Она является логическим продолжением, что biologies промышленности также перейти к использованию фторполимеров в качестве предпочтительного материалы связи в их системах.

В этой статье рассматриваются коррозии и извлечения результатов экспериментов и провели различные сплавы металлов (316L, AL6XN, C276 и 1625) против высокой чистоты поли (tetrafluoroethyl-Co-perfluoropropylvinylemer) (HP-PFA), при различных температурах и временах экспозиции. Две экспериментальные методы. Первый был след-извлечения металлов методике, разработанной для полупроводниковой промышленности для определения уровней загрязнения металла из процесса компоненты. Во-вторых, был ASTM G48-00 методом - Точечная коррозия и щелевой коррозии сопротивления из нержавеющей стали и сплавов, относящиеся к использованию железа хлорида (2).

Метод испытания 1 - воздействия среды 15% по массе. водного раствора хлорида натрия (NaCl), которая была скорректирована с рН 2 путем добавления соляной кислоты (HCl). Купоны испытания металлов были получены из образцов металлов Ко (3). Размеры каждого металла купона были 2 2 0,125 дюйма металла образцов были использованы два разных серий. 24-ч и 72 ч испытания проводились на образцах из того же много металла. Некоторые из образцов для 168-ч испытаний были из разных партий металла.

Купоны PFA испытания были вырезаны из экструдированного пленки тефлон PFA фторполимерной HP. Размеры каждого купона была PFA 2 2 0,060 дюйма таблице 1 приведены элементарного композиционного анализа каждого металла много, используемые в данном исследовании (по данным металлам Образцы Co.)

Каждый тест купон был погружен в 30-мл исследуемого раствора выше за период времени от 24, 72 и 168 ч и поддерживается при температуре 40 градусов. Исходном растворе соли была проанализирована установить отсутствие металлов Cr, Ni, Mo, Mn и Fe. После завершения периода воздействия определяется уровень загрязнения металла в тестовом решение было измерено и сообщили в нг / см ^ 2 ^ SUP купона. Пустой контроля тест решение было бежать, и все результаты были пустыми вычитаются. Металла загрязнения раствора поваренной соли определяется высокого разрешения с индуктивно связанной плазмой (ПМС), масс-спектрометрии (MS), и ICP-атомной эмиссионной спектроскопии (AES). Металлы проанализированы и были получены данные, Al, Sb, As, Ba, Be, Bi, B, Cd, Ca, Cr, Co, Cu, Ga, Ge, Au, Fe, Pb, Li, Mg, Mn, Mo, Ni, Nb, K, Ag, Sr, Та, Tl, V, Zn и Zr. Металлов указанием максимальной концентрации в добыче решения представлены в этой статье. Купонные погружения и анализа металлов была проведена в чистых помещениях среды.

CHEMTRACE Ко (4) выполнила все испытания и анализы ..

Сплава много для всех, но AL6XN и C276 образцов изменилось 168 ч (7 дней) экстракции. Это было обусловлено наличие образца. Все экстракции на 168 ч проводились в двух экземплярах. 24 - и 72-х результаты тестов от единичных образцов. PFA была запущена только на 168-ч Время экстракции, в двух экземплярах.

Метод испытания 2 - ASTM G48-00 Метод D (1) была разработана для сравнения нержавеющих сталей и сплавов, а связанные с их устойчивостью к началу изъязвление и щелевой коррозии в водных хлоридных средах. Эти методы рассматриваются ускоренного по сравнению с большинством естественных условиях. Метод D для определения критической температуры щель от применения две шайбы расщелине на каждой стороне образца крутящего момента. Для метода получения дополнительной информации см. Ref. 2.

Решение для тестирования железа хлорида готов был отдать водный раствор 6% вес FeCl и 1% по массе HCl. Тест купоны были установлены с несколькими шайбы щели с обеих сторон купона и затянул до 20 в / фунт силы. Тест купоны были приостановлены в солевом растворе в течение 72 ч при постоянной температуре, а затем рассмотрены на щелевой коррозии. Если образец не существуют доказательства щелевой коррозии, новые образцы были подготовлены и повышении температуры на 10C еще 72-х испытания. Щелевой коррозии определяется как наличие местных нападения 0,024 мм, глубиной или больше. Этот локальный нападения наблюдается визуально и оптической микроскопии (20 увеличения) и документально микрофотографии в соответствии с ASTM (2). Коррозионные испытания начались при 25 ° С для 316L нержавеющей стали и купон 35C для всех других сплавов.

В таблицах 2 и 3 приведены результаты основных ионов, извлеченные из металла и купоны образца PFA на 1, 3 и 7 дней после контакта с раствором 15 мас% NaCl и рН 2,0. 24 - и 72-х результаты были проанализированы отдельно от 168-х результатов. Это было связано с использованием различных множество металлических купон много для 168-ч тестирования. Основные тенденции в данных (по сравнению результатов) те же в каждом наборе данных, величины делать варьироваться и дополнительное тестирование должно быть сделано jefore обоих наборов можно сравнить напрямую.

Из нержавеющей стали 316L показал щелевой коррозии в 35C, в то время ALX6N и 1625 показал, щелевой коррозии в 50C. C276 показал щелевой коррозии в 80С. Perfluoropolymer PFA показали никаких признаков щелевой коррозии в 30C. Повышении температуры до 85C и тест был продлен до дополнительного воздействия на одну неделю в исследуемый раствор для купонные PFA. В конце этой дополнительной недели купон PFA показали не щелевой коррозии или обесцвечивания.

Случае для фторполимеров

Ссылаясь на таблицах 2 и 3, извлечения данных указывает на шляпу даже коррозионно-стойких сплавов нержавеющей стали высвободить значительные экстракции в условиях испытания. Эти результаты поддерживают тенденцию, что основные ионы металла извлеченные коррелируют с металлами состав каждого сплава. Сплавов на основе железа (316L и AL6XN) показывают, железа, как высокая концентрация извлекаемых ионов. Сплавов на основе никеля (1625 и C276) показывают, никель в качестве основного извлекаемые.

Интересной тенденцией в нормализованном ионов металла показано на рисунке 1. Концентрации Fe и Ni остается практически неизменным, в то время как добыча Cr-видимому, возрастает со временем для всех сплавов, предполагая, что слой пассивации для этих сплавов может препятствовать коррозии, но устойчивое состояние иона добычи до сих пор. Потери хрома из сплавов металлов, образуя обедненного слоя хрома, который связан с коррозионного процесса.

2 приведены концентрации иона металла ответ на время экстракции в течение двух сплавов, AL6XN и C276. Этот график показывает, он сплава C276 получил стационарное состояние, как указано не sigiificant увеличение или уменьшение иона металла релиз по времени. AL6XN свидетельствует об увеличении скорости освобождения от времени экстракции. Это может свидетельствовать о повышенной коррозии металлической поверхности. Это наблюдение подтверждается относительной критической температуры для щелевой коррозии для сплавов 2.

В таблице 3, общая концентрация основных извлекаемых ионов металлов показали вместе с проекцией ежедневных загрязнений металлов в 2000-L судна, исходя из 24-х результатов. Этот расчет предполагает, что металл находится в постоянном контакте с окружающей средой похож на испытательных условиях. Окружающей среды, что судно или трубопровода подвергается определяется положением в производственном процессе. Мы можем предположить, что он будет подвергнут различным CIP, средств массовой информации подготовки и транспортных операций, которые являются суровыми в отношении химических и температурных условий. Как следует из этих результатов, значительного загрязнения существует даже из коррозионно-стойких металлов, которые могут быть устранены за счет использования полностью фторированные фторполимеров, например, PFA, в качестве подкладки или конструкционного материала для биологических применений.

ЛИТЕРАТУРА

1. Флеминг, J. Р., и др.. др. ", строительный материал для фармацевтических и биотехнологических обработка: Переезд в двадцать первом веке," Фармацевтическая инженерия, пп.1-6 (ноябрь / декабрь 2001).

2. Стандартной методикой ASTM G48-00, "Стандартный метод испытаний для точечной коррозии и щелевой коррозии сопротивления из нержавеющей стали и сплавов, относящиеся к использованию раствора хлорида железа", Американское общество по испытанию методов, Западная Коншохокен, PA (май 2000).

3. Металл Образцы Ко, денежный перевод Box 8152 образцов металла Rd, Манфорд, А. 36268.

4. Chemtrace, Inc 44050 Фремонт бул. Fremont, CA, 94538.

Лаури Дженкинс и Шарон ЛИБЕРТ

РЕШЕНИЯ DUPONT фторполимера

ВИКТОР LUSVARDI

Коуи ТЕХНОЛОГИИ

Лаури Л. ДЖЕНКИНС был с Дюпон на четыре года и в настоящее время работает в бизнес-решения в Фторполимерные продуктов и приложений для поддержки развития фармацевтической и биофармацевтической промышленности (Телефон: (302) 999-2404, E-почта: <A HREF = "mailto: Lauri.L.Jenkins @ usa.dupont.com"> Lauri.L.Jenkins @ <usa.dupont.com />). Дженкинс получил степень доктора философии в материалах, науки и техники и степень магистра в области органической химии полимера из университета Флориды. Она также имеет степень магистра в области промышленной химии из Университета Центральной Флориды.

А. Шарон ЛИБЕРТ был принят на работу в компании Дюпон в течение последних 24 лет в различных производства, продаж и технической поддержки заданий фтористых Дюпон и фторополимерного бизнеса. Окончила Auburn University с закладная в химическом машиностроении.

ВИКТОР LUSVARDI это главный технический директор по Коуи технологий (телефон: (856) 692-2828, E-почта: <a <href="mailto:inquiries@cowie-tech.com"> inquiries@cowie-tech.com / >). До прихода в Коуи технологии, он занимал различные технические и бизнес-позиции в DuPont. Lusvardi получил B.S. и доктора наук в области химического машиностроения в Университете Иллинойса и Университета штата Делавэр, соответственно.