主题：微波消解系统消解罐及其材质特性

最近因为仿制消解罐（我用的原装消解罐是单一TFM材料一体罐，仿制相对比较简单），不得不了解了一些材料等特性，写出来供同行分享，可能对选择微波消解系统和消解罐有些帮助，毕竟消解罐是重要部件。

一、有内插消化罐的组合罐和一体罐：
组合罐的外壳（护套）和内插消化罐（insert）可以分开。一体罐可能是单一材料制成，但也可能有1种、2种或3种材质构成，但已组合为一体，不能拆开。
组合罐一般有外壳、框架（中间层）、内插消化罐组成，也有的组合罐不用中间层。外壳材质有复合纤维（CEM专利）、PEEK、高温陶瓷、Ultem-100（Ultem材料基本已被淘汰）。框架主要用PFA。内插消化罐直接与样品、酸接触，耐酸、耐温和高压性能是首要考虑。

二、一般优缺点比较：
组合罐比单一材料的一体消解罐耐压高，内插消化罐可以取出更换（代价小）。但组合罐需要拆装，外壳耐酸性能总是不如氟塑料，有的外壳高温下有脆性。
一体罐不需要拆装，但成本较大、厚重、降温慢。单一材料一体罐只能由TFM或PTFE或PFA构成，耐酸、使用寿命长。氟塑料属于韧性材料，不易爆裂。

三、内插消化罐材质：
用作内插消化罐（或一体消解罐）的材质一般有4种，PTFE、TFM™ PTFE、PFA、石英。前三种都属于氟塑料类型。
1、PTFE：聚四氟乙烯，熔点320-340℃。
2、TFM™ PTFE（简称TFM）：由PTFE添加不到1％的添加物制成，属于改性PTFE。熔点320-340℃。除了PTFE的所有优点外，还有一些值得注意的特性改进：高温高压下形变性更小、渗透性更小、高温下重压恢复性更好、很高的表面光洁度。
3、PFA：即全氟代烷氧乙烯，半透明，熔点约308℃，表面光洁度高。
4、石英：很好的热稳定性，熔点很高，但是在高压下易碎，也不能在使用HF制样的情况下。石英消化罐不能单独使用，要加护套。
    对于最高实用使用温度，TFM和PTFE一样为260℃。PFA比前两者低10－20℃。石英的使用温度尽管可以很高，但受到密封件、托架等材料的限制，一般石英消解容器的最高使用温度为300℃。最高使用温度一般都是在使用硫酸时才能达到，通常的消解温度为170-220℃。
三种氟塑料相比，无疑TFM是最佳消化材质，所以目前一般进口微波消解系统高压消解罐的内插消化罐都是TFM材质。PFA、PTFE一般只能用作中低压消解容器。当然，如果一定要求有透明度，就只能用PFA了。

四、国外某品牌TFM和PTFE的某些性能比较：
1，    2175PSI下的形变（ASTM 621）
24h，TFM 8％，PTFE 15％；
100h，TFM 9％，PTFE 17％；
2，    渗透性（用1mm厚度薄膜按ASTM D 3985）
HCl（54°C），TFM：460 cm3/m2·bar·day；PTFE：640 cm3/m2·bar·day
SO2（23°C），TFM：210 cm3/m2·bar·day；PTFE：310 cm3/m2·bar·day

目前国内可以购到优质PTFE棒材，也能购买到PFA器皿，但尚未听说能购买到TFM。如有哪位同行了解，敬请告知。

五、内插消化罐的厚度及加工方式：
单一材料一体罐厚度大，没有问题。分层的一体罐和组合罐的内插消化罐应该有一定的厚度（至少应该有2－3mm），否则会有气体渗透。
罐体应该由均衡挤压生产的棒材加工，这样比较浪费材料，但高压性能比铸模加工的好。


国产PTFE棒材价格大约60-250元/公斤，差别很大，材质及负载下的性能（尤其在长期使用后）也就差别不小。
全新优质TFM、PTFE内插消化罐为纯白色，使用后内部颜色会相对变深，一般为氮氧化物吸附所致。全新消化罐如果使用机会不均，不相似的酸吸附会导致微波吸收不相似，从而导致不同消化罐中温压不一致。如果是单一参考罐测控温压，使用新消化罐尤其要注意尽量均等机会使用，否则可能产生严重后果。