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三种环境下的耐腐蚀类塑料材料的分析、选择、改性


(2)酸、碱、水的腐蚀 对于一些分子中存在酯
基、酰胺基、醚基及硅氧基的树脂,在有酸、 碱及水存在的环境中,易 发生水解降解反应。 例 如,PET 类塑料易发生酸性或碱性水解及 高温下的纯水解,因 而 PET不耐酸、碱及高 温水。PA 类树脂在酸性环境中易水解,因而 不耐酸。SI 树脂会在高温酸性水气中裂解。 POM 及 EP 在酸的作用下加速降解。PF 不 耐碱的作用。①只有 PVC、PE、PP、PB 及 PS 等树脂的耐酸、碱及水性都很好。
(3)溶剂介质的腐蚀 当树脂的极性与环境介质
的极性相一致或接近时,树脂易受环境介质 的腐蚀。例如,大分子主链或支链含有一H、 一 CH3、一 C6H5 等基团的非极性材料如 PE、 PP、PS 及 PB 等树脂,虽能耐酸、碱、盐 水溶液和水、醇等极性物质,但不耐如汽油、 苯、甲苯、丙酮及四氯化碳等非极性溶剂。 而大分子中含有羟基、羧基、羰基及铵基的 ②PVA、PA 及 PF 等不耐酸、碱及水等极性 介质,但可耐上述非极性溶剂。
下面分别介绍各类树脂的耐腐蚀性能
(1)氟类树脂 在所有树脂中,氟类树脂的耐腐蚀性能
最好。它除了不耐高温下熔融的碱金属、液态钠及 元素氟外,可耐几乎所有的介质,这其中包括强氧 化剂如浓硫酸等,甚至可耐"王水"。氟类树脂主要 有:PTFE(F4)、PVDF、FEP(F46)、PCTFE(F3) 等,常用于防腐蚀零件的制造,具体如垫片、接头 及导管等。 (2)氯化聚醚 氯化聚醚是仅次于氟类树脂耐腐蚀性能 的耐腐塑料,它可耐大多数无机酸、碱及盐,但不 耐浓硫酸及液态氯等强氧化剂。 (3)PPS PPS 是一种优良的高温防腐类塑料,可耐 无机酸、碱及盐,是具有接近氟树脂耐腐蚀性能的 唯一工程塑料品种。但 PP 不耐强氧化剂,如可被 氧化性酸 (浓硫酸、浓硝酸、王水等)脆化,三氯乙 烯及氯苯可诱发其制品的应力开裂。
2、塑料的防腐机理
为增加塑料的防腐性能,可从以下几个方面考虑。 ①防止可导致塑料腐蚀的介质侵人塑料制品内部,

具体方法为在塑料制品表面涂层初复合。 ②在塑料制品中加人防腐物质,它侵人塑料制品中 并与 侵人的介质作用,降低介质的腐蚀能力。例如, 在 POM 树脂中加入碱性物质,可有效的抑制 POM 的酸性降解。 ③尽量减少塑料制品的应力集中,以防止应力开裂。 ④对塑料制品进行适当的交联改性处理。 ⑤增加塑料制品的密实度,防止介质的侵人。
初步建立良好的学习方法;
资料收集的方法; 处理问题的方法;
团队合述与合理辩解能力。
参考资料
潘文群, 高分子材料分析与测试. 化学工业出版社

2005; 戚亚光, 高分子材料改性.化学工业出版社 ,2005; 聂垣凯,橡胶材料与配方, 化学工业出版社, 2004; 王文广 , 塑料材料的选用.化学工业出版社, 2002; 高俊刚, 高分子材料.化学工业出版社, 2002; 桑永, 塑料材料与配方.化学工业出版社, 2001
(4)PVC、CPE 及氯磺化 PE 这类含氯塑料可耐常温
下的酸、碱及盐,对某些溶剂如乙醇、汽油及矿物 油稳定,在酮、酯、芳烃及大多数卤烃中溶胀或溶 解。例如,PVC 不耐芳烃 (如苯、甲苯)、氯化烃 (氯苯、二氯乙烷)、酮类及四氢呋哺等。 (5)PE、PP 及 PB 等 这类塑料常温下可耐稀硫酸、 稀硝酸及任何浓度的盐酸、氢氟酸、磷酸、甲酸、 乙酸等,并可耐碱及盐;但不耐强氧化剂及一些非 极性溶剂,如浓硫酸、脂肪烃、芳香烃及卤代烃等。 (6)PC、PET、POM、PA、PSF 及 Pl 等 这类塑料 大都不耐酸、碱、盐及水中的一种或多种。其中: PA 及 POM 耐碱及耐油性好,但不耐酸;PET 耐 酸及水,但不耐碱,在高温下酸及碱都不耐;Pl 耐 酸,但不耐碱及水。
能力(技能)目标
能根据耐腐蚀类塑料的不同用途要求,合理
的选择高分子材料;并能合理的分析所选择 材料的结构、性能;如果不能直接选择到合 适材料时,能 提出合理的改进意见与方案。
知识目标
被选用的高分子材料的主要结构特征、主要
性能及应用范围。 其中第19 个项目重点学习溶解性能的知识。
素质目标
二、常用塑料的腐蚀性
从前面的介绍中可以看出,不同树脂的耐腐
蚀性大小大不 相同。除氟树脂外,儿乎所有 的塑料都不耐强氧化剂;有的树脂不耐酸、 碱及水等极性介质;有的树脂不耐汽油及苯等 非极性介质。 常用塑料的腐蚀性大小如下:氟类树脂>氯 化聚醚>PPS>PVC、PE、PP 及 PB 等> PC、PET、POM、PA、PSF 及 PI>PF、 EP、UP 及 AF 等热固性树脂。
一、塑料的腐蚀与防腐机理
1、塑料的腐蚀机理 塑料的腐蚀机理与金属的腐蚀机理不同,金属的腐
蚀有氧化腐蚀和电化学腐蚀两种,而塑料的腐蚀有: 氧化腐蚀、酸碱水腐蚀及溶剂介质腐蚀三种。 (1)氧化腐蚀 塑料的氧化腐蚀与金属的氧化腐蚀不同, 金属的氧化腐蚀主要是金属周围环境氧的作用;而 塑料的氧化腐蚀与周围环境氧的作用不明显,其氧 化腐蚀主要是受强氧化剂的氧化作用,使树脂发生 氧化降解反应。导致塑料制品的性能下降。能对塑 料形成氧化腐蚀的强氧化剂有浓硝酸、浓硫酸及高 锰酸等。在所有树脂中,除③氟树脂等少数几种塑 料外,几乎所有树脂都不耐强氧化剂。
材料的分析、选择、改性的整个实施过程,使学生 进一步了解并掌握完成一个完整项目的每个细节, 初步形成实施每个细节过程的能力,最终达到根据 产品需要对高分子材料进行合理分析、合理选择、 合理改性的总能力;进而结合学生所选择出来的材 料从理论上归纳、总结与高分子物理的研究对象直 接相关的结构与性能的关系;同时在完成项目过程 中对课程整体方案所规定的拓展能力进行初步的锻 炼。
三种环境下的耐腐蚀类塑料 材料的分析、选择、改性
项目19的六组任务
第一组:请为耐酸、耐碱、耐水制品的生产选择合适的高分
子材料; 第二组:请为耐有机溶剂容器的生产选择合适的高分子材料; 第三组:请为耐强氧化剂制品的生产选择合适的高分子材料。
教学目的
通过对项目19 所涉及到三种环境下的耐腐蚀类塑料
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