Теоретична дискусія щодо тесту на стійкість аерозолю, індукованого формулою Арреніуса
Необхідним процесом для випуску наших аерозольних продуктів є проведення тесту на стабільність, але ми виявимо, що хоча тест на стабільність пройшов, у масовому виробництві все ще будуть різні ступені витоку корозії або навіть проблеми з якістю масової продукції.Отже, чи є сенс для нас робити тест на стабільність?
Зазвичай ми говоримо про те, що три місяці випробувань на стабільність при 50 ℃ еквівалентні двом рокам теоретичного циклу випробувань при кімнатній температурі, тож звідки береться теоретичне значення?Тут слід згадати одну помітну формулу: формулу Арреніуса.Рівняння Арреніуса є хімічним терміном.Це емпірична формула залежності між константою швидкості хімічної реакції та температурою.Чимала практика показує, що ця формула застосовна не лише до газової реакції, рідкофазної реакції та більшості багатофазних каталітичних реакцій.
Написання формул (експоненціальний)
K — константа швидкості, R — молярна газова стала, T — термодинамічна температура, Ea — уявна енергія активації, а A — передекспоненціальний фактор (також відомий як частотний фактор).
Слід зазначити, що емпірична формула Арреніуса передбачає, що енергія активації Ea розглядається як константа, яка не залежить від температури, що узгоджується з експериментальними результатами в певному діапазоні температур.Однак через широкий температурний діапазон або складні реакції LNK і 1/T не є хорошою прямою лінією.Це показує, що енергія активації пов'язана з температурою, а емпірична формула Арреніуса непридатна для деяких складних реакцій.
Чи можемо ми все ще дотримуватися емпіричної формули Арреніуса в аерозолях?Залежно від ситуації більшість із них дотримуються, за кількома винятками, за умови, звичайно, що «енергія активації Ea» аерозольного продукту є стабільною константою, незалежною від температури.
Відповідно до рівняння Арреніуса його хімічні фактори впливу включають наступні аспекти:
(1) Тиск: для хімічних реакцій за участю газу, коли інші умови залишаються незмінними (крім об’єму), підвищується тиск, тобто об’єм зменшується, концентрація реагентів збільшується, кількість активованих молекул на одиницю об’єму збільшується, кількість ефективні зіткнення в одиницю часу зростають, а швидкість реакції прискорюється;В іншому випадку вона зменшується.Якщо об’єм постійний, швидкість реакції залишається постійною при тиску (за рахунок додавання газу, який не бере участі в хімічній реакції).Оскільки концентрація не змінюється, кількість активних молекул на об’єм не змінюється.Але при постійному об’ємі, якщо ви додаєте реагенти, ви знову застосовуєте тиск, і ви збільшуєте концентрацію реагентів, ви збільшуєте швидкість.
(2) Температура: доки температура підвищується, молекули реагентів отримують енергію, так що частина вихідних молекул з низькою енергією стає активованими молекулами, збільшуючи відсоток активованих молекул, збільшуючи кількість ефективних зіткнень, так що реакція підвищення курсу (основна причина).Звичайно, через підвищення температури швидкість молекулярного руху прискорюється, а кількість молекулярних зіткнень реагентів за одиницю часу збільшується, і реакція відповідно прискорюється (вторинна причина).
(3) Каталізатор: використання позитивного каталізатора може зменшити енергію, необхідну для реакції, так що більше молекул реагентів стають активованими молекулами, значно покращуючи відсоток молекул реагентів на одиницю об’єму, таким чином збільшуючи швидкість реагентів у тисячі разів.Негативний каталізатор навпаки.
(4) Концентрація: коли інші умови однакові, збільшення концентрації реагентів збільшує кількість активованих молекул на одиницю об’єму, таким чином збільшуючи ефективне зіткнення, швидкість реакції зростає, але відсоток активованих молекул залишається незмінним.
Хімічні фактори з чотирьох наведених вище аспектів можуть добре пояснити нашу класифікацію ділянок корозії (корозія в газовій фазі, корозія в рідкій фазі та корозія на поверхні розділу):
1) При газовій корозії, хоча об’єм залишається незмінним, тиск зростає.З підвищенням температури активація повітря (кисню), води та палива збільшується, а кількість зіткнень збільшується, тому корозія газової фази посилюється.Тому вибір відповідного газового інгібітора іржі на водній основі є дуже критичним
2) рідкофазна корозія, внаслідок активації підвищеної концентрації, деякі домішки (такі як іони водню тощо) у слабкій ланці та прискореному зіткненні пакувальних матеріалів можуть спричинити корозію, тому вибір рідкофазного антикорозійного агента слід ретельно розглядати у поєднанні з pH і сировиною.
3) Корозія межі розділу, у поєднанні з тиском, активаційним каталізом, повітрям (киснем), водою, пропелентом, домішками (такими як іони водню тощо), всеохоплюючою реакцією, що призводить до корозії межі розділу, стабільність і дизайн системи формул є дуже ключовими .
Повернемося до попереднього запитання: чому інколи тест на стабільність працює, але все ще є аномалія, коли йдеться про масове виробництво?Зверніть увагу на наступне:
1: дизайн стабільності системи формул, наприклад зміна pH, стабільність емульгування, стабільність насичення тощо
2: у сировині існують домішки, такі як зміни іонів водню та іонів хлориду
3: стабільність партії сировини, ph між партіями сировини, розмір відхилення вмісту тощо
4: стабільність аерозольних балонів і клапанів та інших пакувальних матеріалів, стабільність товщини шару олов'яного покриття, заміна сировини, викликана зростанням цін на сировину
5: Ретельно проаналізуйте кожну аномалію в тесті на стабільність, навіть якщо це незначна зміна, зробіть обґрунтоване судження за допомогою горизонтального порівняння, мікроскопічного підсилення та інших методів (на даний момент цієї можливості найбільше бракує у вітчизняній аерозольній промисловості)
Таким чином, стабільність якості продукту включає всі аспекти, і необхідно мати повну систему якості для контролю всього порту ланцюга постачання (включаючи стандарти закупівель, стандарти досліджень і розробок, стандарти перевірки, стандарти виробництва тощо), щоб відповідати стандартам якості стратегії, щоб забезпечити остаточну стабільність і відповідність нашої продукції.
На жаль, зараз ми хочемо поділитися тим, що тестування стабільності не може гарантувати відсутність проблем у тестуванні стабільності, а масове виробництво не повинно мати проблем.Поєднуючи наведені вище міркування та тестування стабільності кожного продукту, ми можемо запобігти переважній більшості прихованих небезпек.Є ще деякі проблеми, які чекають на дослідження, відкриття та вирішення.Однією з переваг аерозолів є те, що очікується, що більше людей розгадають більше таємниць.
Час публікації: 23 червня 2022 р
