三種環(huán)境下的耐腐蝕類塑料材料的分析、選擇、改性

1、三種環(huán)境下的耐腐蝕類塑料三種環(huán)境下的耐腐蝕類塑料材料的分析、選擇、改性材料的分析、選擇、改性 項目項目19的六組任務的六組任務第一組：請為耐酸、耐堿、耐水制品的生產(chǎn)選擇合適的高分第一組：請為耐酸、耐堿、耐水制品的生產(chǎn)選擇合適的高分子材料；子材料；第二組：請為耐有機溶劑容器的生產(chǎn)選擇合適的高分子材料；第二組：請為耐有機溶劑容器的生產(chǎn)選擇合適的高分子材料；第三組：請為耐強氧化劑制品的生產(chǎn)選擇合適的高分子材料。第三組：請為耐強氧化劑制品的生產(chǎn)選擇合適的高分子材料。教學目的通過對通過對項目項目19 所涉及到所涉及到三種環(huán)境下的耐腐蝕類塑料三種環(huán)境下的耐腐蝕類塑料材料的分析、選擇、改性的整個實施過程，使

2、學生材料的分析、選擇、改性的整個實施過程，使學生進一步了解并掌握完成一個完整項目的每個細節(jié)，進一步了解并掌握完成一個完整項目的每個細節(jié)，初步形成實施每個細節(jié)過程的能力，最終達到根據(jù)初步形成實施每個細節(jié)過程的能力，最終達到根據(jù)產(chǎn)品需要對高分子材料進行合理分析、合理選擇、產(chǎn)品需要對高分子材料進行合理分析、合理選擇、合理改性的總能力；進而結合學生所選擇出來的材合理改性的總能力；進而結合學生所選擇出來的材料從理論上歸納、總結與高分子物理的研究對象直料從理論上歸納、總結與高分子物理的研究對象直接相關的結構與性能的關系；同時在完成項目過程接相關的結構與性能的關系；同時在完成項目過程中對課程整體方案所規(guī)定的

3、拓展能力進行初步的鍛中對課程整體方案所規(guī)定的拓展能力進行初步的鍛煉。煉。能力（技能）目標能根據(jù)耐腐蝕類塑料耐腐蝕類塑料的不同用途要求，合理的選擇高分子材料；并能合理的分析所選擇材料的結構、性能；如果不能直接選擇到合適材料時，能 提出合理的改進意見與方案。知識目標被選用的高分子材料的主要結構特征、主要性能及應用范圍。其中第19 個項目重點學習溶解性能的知識。素質(zhì)目標初步建立良好的學習方法；資料收集的方法；處理問題的方法；團隊合作的意識；用戶至上的意識；安全環(huán)保意識；表述與合理辯解能力。參考資料潘文群潘文群, 高分子材料分析與測試高分子材料分析與測試. 化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 2005；戚亞

4、光戚亞光, 高分子材料改性高分子材料改性.化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 ,2005；聶垣凱聶垣凱,橡膠材料與配方橡膠材料與配方, 化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社, 2004；王文廣王文廣 , 塑料材料的選用塑料材料的選用.化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社, 2002；高俊剛高俊剛, 高分子材料高分子材料.化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社, 2002；桑永桑永, 塑料材料與配方塑料材料與配方.化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社, 2001一、塑料的腐蝕與防腐機理1、塑料的腐蝕機理塑料的腐蝕機理與金屬的腐蝕機理不同，金屬的腐蝕有氧化腐蝕和電化學腐蝕兩種，而塑料的腐蝕有:氧化腐蝕、酸堿水腐蝕及溶劑介質(zhì)腐蝕三種。(1

5、)氧化腐蝕 塑料的氧化腐蝕與金屬的氧化腐蝕不同，金屬的氧化腐蝕主要是金屬周圍環(huán)境氧的作用；而塑料的氧化腐蝕與周圍環(huán)境氧的作用不明顯，其氧化腐蝕主要是受強氧化劑的氧化作用，使樹脂發(fā)生氧化降解反應。導致塑料制品的性能下降。能對塑料形成氧化腐蝕的強氧化劑有濃硝酸、濃硫酸及高錳酸等。在所有樹脂中，除氟樹脂等少數(shù)幾種塑料外，幾乎所有樹脂都不耐強氧化劑。(2)酸、堿、水的腐蝕 對于一些分子中存在酯基、酰胺基、醚基及硅氧基的樹脂，在有酸、堿及水存在的環(huán)境中，易 發(fā)生水解降解反應。例 如，PET 類塑料易發(fā)生酸性或堿性水解及高溫下的純水解，因 而 PET不耐酸、堿及高溫水。PA 類樹脂在酸性環(huán)境中易水解，因而

6、不耐酸。SI 樹脂會在高溫酸性水氣中裂解。POM 及 EP 在酸的作用下加速降解。PF 不耐堿的作用。只有 PVC、PE、PP、PB 及 PS 等樹脂的耐酸、堿及水性都很好。(3)溶劑介質(zhì)的腐蝕 當樹脂的極性與環(huán)境介質(zhì)的極性相一致或接近時，樹脂易受環(huán)境介質(zhì)的腐蝕。例如，大分子主鏈或支鏈含有一H、一 CH3、一 C6H5 等基團的非極性材料如 PE、PP、PS 及 PB 等樹脂，雖能耐酸、堿、鹽水溶液和水、醇等極性物質(zhì)，但不耐如汽油、苯、甲苯、丙酮及四氯化碳等非極性溶劑。而大分子中含有羥基、羧基、羰基及銨基的PVA、PA 及 PF 等不耐酸、堿及水等極性介質(zhì)，但可耐上述非極性溶劑。2、塑料的防腐

7、機理為增加塑料的防腐性能，可從以下幾個方面考慮。防止可導致塑料腐蝕的介質(zhì)侵人塑料制品內(nèi)部，具體方法為在塑料制品表面涂層初復合。在塑料制品中加人防腐物質(zhì)，它侵人塑料制品中并與 侵人的介質(zhì)作用，降低介質(zhì)的腐蝕能力。例如，在 POM 樹脂中加入堿性物質(zhì)，可有效的抑制 POM 的酸性降解。盡量減少塑料制品的應力集中，以防止應力開裂。對塑料制品進行適當?shù)慕宦?lián)改性處理。增加塑料制品的密實度，防止介質(zhì)的侵人。二、常用塑料的腐蝕性從前面的介紹中可以看出，不同樹脂的耐腐蝕性大小大不 相同。除氟樹脂外，兒乎所有的塑料都不耐強氧化劑；有的樹脂不耐酸、堿及水等極性介質(zhì)有的樹脂不耐汽油及苯等非極性介質(zhì)。常用塑料的腐蝕性

8、大小如下：氟類樹脂氯化聚醚PPSPVC、PE、PP 及 PB 等PC、PET、POM、PA、PSF 及 PIPF、EP、UP 及 AF 等熱固性樹脂。下面分別介紹各類樹脂的耐腐蝕性能(1)氟類樹脂 在所有樹脂中，氟類樹脂的耐腐蝕性能最好。它除了不耐高溫下熔融的堿金屬、液態(tài)鈉及元素氟外，可耐幾乎所有的介質(zhì)，這其中包括強氧化劑如濃硫酸等，甚至可耐王水。氟類樹脂主要有：PTFE(F4)、PVDF、FEP(F46)、PCTFE(F3) 等，常用于防腐蝕零件的制造，具體如墊片、接頭及導管等。(2)氯化聚醚 氯化聚醚是僅次于氟類樹脂耐腐蝕性能的耐腐塑料，它可耐大多數(shù)無機酸、堿及鹽，但不耐濃硫酸及液態(tài)氯等強

9、氧化劑。(3)PPS PPS 是一種優(yōu)良的高溫防腐類塑料，可耐無機酸、堿及鹽，是具有接近氟樹脂耐腐蝕性能的唯一工程塑料品種。但 PP 不耐強氧化劑，如可被氧化性酸 (濃硫酸、濃硝酸、王水等)脆化，三氯乙烯及氯苯可誘發(fā)其制品的應力開裂。(4)PVC、CPE 及氯磺化 PE 這類含氯塑料可耐常溫下的酸、堿及鹽，對某些溶劑如乙醇、汽油及礦物油穩(wěn)定，在酮、酯、芳烴及大多數(shù)鹵烴中溶脹或溶解。例如，PVC 不耐芳烴 (如苯、甲苯)、氯化烴 (氯苯、二氯乙烷)、酮類及四氫呋哺等。(5)PE、PP 及 PB 等 這類塑料常溫下可耐稀硫酸、稀硝酸及任何濃度的鹽酸、氫氟酸、磷酸、甲酸、乙酸等，并可耐堿及鹽；但不耐

10、強氧化劑及一些非極性溶劑，如濃硫酸、脂肪烴、芳香烴及鹵代烴等。(6)PC、PET、POM、PA、PSF 及 Pl 等 這類塑料大都不耐酸、堿、鹽及水中的一種或多種。其中：PA 及 POM 耐堿及耐油性好，但不耐酸；PET 耐酸及水，但不耐堿，在高溫下酸及堿都不耐；Pl 耐酸，但不耐堿及水。(7)熱固性樹脂 熱固性樹脂的耐強氧化劑性，耐酸、堿、鹽及耐溶劑性都不太好。其中，UP 的耐酸性尚可，但不耐堿、苯及酮；PF 耐酸，但不耐堿；EP 耐水性及耐酸性均好，但不耐酸。EP 的固化劑種類不同，耐腐蝕性不同；以 610lEP 為例，用乙二胺不如用間苯二胺的耐腐性好。UP的耐腐次序為：乙烯基酯 UP雙酚

11、 A 型 UP(牌號有天津 3301、常州的 197、上海的 323)間苯型 UP(牌號 197)芳醇型 UP(牌號 S146、5148)。三、防腐蝕塑料的選用1、耐腐蝕塑料的應用范圍各種化工用儲罐、合成釜、化工管道、化工設備、耐酸泵、化工試劑容器、有機溶劑容器等。2、耐腐蝕塑料的選擇范圍對于有下列要求的耐腐材料，一般可選擇耐腐類塑料材料：要求耐腐材料的成本低；要求耐腐蝕性極高，而且持續(xù)長久；耐腐材料不需要保養(yǎng)即可使用；同時具有耐腐性與耐磨性；耐腐制品形狀十分復雜；要求耐腐材料質(zhì)輕且具有隔熱性能。對于有下列要求的耐腐材料，一般不宜選擇耐腐類塑料：要求耐腐制品的強度特別高，塑料材料難以滿足時，如

12、拉伸強度超過 170MPa 時，塑料就難以滿足耐腐環(huán)境的工作溫度超過 360；耐腐環(huán)境的工作溫度變化很大。3、耐腐蝕塑料的選用原則(1)視環(huán)境介質(zhì)不同而選取 環(huán)境介質(zhì)的不同，對耐腐蝕材料的品種要求也不同。環(huán)境介質(zhì)的具體影響包括如下幾個方面：介質(zhì)的種類、狀態(tài)、濃度、溫度及氧化性等。介質(zhì)的種類。對于不同的介質(zhì)的種類，選擇不同的防腐塑料品種：強氧化性介質(zhì)宜選擇氟類塑料；無機酸、堿、鹽水溶液介質(zhì)宜選擇聚烯烴類如 PP、PE、PVC 及 PB 等；有機溶劑介質(zhì)宜選擇 PC、POM、PET、PA、PSF 及 PI 等。介質(zhì)的狀態(tài)。介質(zhì)的狀態(tài)也很重要，其狀態(tài)不同，選擇的防腐塑料材料種類也不同。例如，同是氯氣

13、，濕氯氣比干氯氣腐蝕性嚴重得多。介質(zhì)的濃度、溫度。介質(zhì)的濃度、溫度越高，其腐蝕性越嚴重。介質(zhì)的氧化性。大多數(shù)塑料對介質(zhì)的氧化性都敏感。(2)視防腐制品的受力狀態(tài)而選取 防腐制品在使用中所受的應力狀態(tài)不同，對 防腐制品的防腐性能要求也不相同。一般情況下，應力會加速防腐制品的腐蝕破壞，這種現(xiàn)象稱為介質(zhì)應力開裂。例如，聚醚砜30%GF 增強塑料在無應力狀態(tài)時，可耐甲苯的腐蝕但如果在應力狀態(tài)下使用，例如用做耐腐墊片，甲苯則會使其喪失 50%的拉伸強度。(3)視防腐制品的強度要求而選取 如果防腐制品的強度要求比較高，一般不宜選用氟類防腐塑料。而應選用強度高的防腐類塑料，如 PVC、PE、PP、PC、PA

14、、PSF、及 PI 等。對于一些大型耐壓化工容器，往往選用熱固性塑料進行玻璃纖維增強處理，其制品一般稱為玻璃鋼。玻璃鋼的耐壓強度很好，但耐腐性能一般，為取得優(yōu)異的防腐性能，需要進行涂層處理?？傊?，要合理地選取防腐塑料品種，除了考慮上述三點外，還需要考慮制品的尺寸大小、使用溫度及腐蝕性程度。項目項目19的總結部分的總結部分PVC項目項目19的總結部分的總結部分PS尼龍尼龍耐油管耐油管項目項目19的總結部分的總結部分PE項目項目19的總結部分的總結部分 F4項目項目19的總結部分的總結部分PP項目項目19的總結部分的總結部分耐酸耐堿PE環(huán)氧重防腐環(huán)氧重防腐PVA項目項目19引深部分內(nèi)容引深部分內(nèi)容利用利用PVA可以提供承受什么樣的溶劑？可以提供承受什么樣的溶劑？ 項目項目20布置布置第一組：請為人工脂肪的生產(chǎn)選擇合適的高分子材料；第一組：請為人工脂肪的生產(chǎn)選擇合適的高分子材料；第二組：請為人工血漿的生