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(xiàng)目項(xiàng)目19的六組任務(wù)的六組任務(wù)第一組：請(qǐng)為耐酸、耐堿、耐水制品的生產(chǎn)選擇合適的高分第一組：請(qǐng)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(qǐng)為耐有機(jī)溶劑容器的生產(chǎn)選擇合適的高分子材料；第二組：請(qǐng)為耐有機(jī)溶劑容器的生產(chǎn)選擇合適的高分子材料；第三組：請(qǐng)為耐強(qiáng)氧化劑制品的生產(chǎn)選擇合適的高分子材料。第三組：請(qǐng)為耐強(qiáng)氧化劑制品的生產(chǎn)選擇合適的高分子材料。教學(xué)目的通過對(duì)通過對(duì)項(xiàng)目項(xiàng)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(gè)實(shí)施過程，使

2、學(xué)生材料的分析、選擇、改性的整個(gè)實(shí)施過程，使學(xué)生進(jìn)一步了解并掌握完成一個(gè)完整項(xiàng)目的每個(gè)細(xì)節(jié)，進(jìn)一步了解并掌握完成一個(gè)完整項(xiàng)目的每個(gè)細(xì)節(jié)，初步形成實(shí)施每個(gè)細(xì)節(jié)過程的能力，最終達(dá)到根據(jù)初步形成實(shí)施每個(gè)細(xì)節(jié)過程的能力，最終達(dá)到根據(jù)產(chǎn)品需要對(duì)高分子材料進(jìn)行合理分析、合理選擇、產(chǎn)品需要對(duì)高分子材料進(jìn)行合理分析、合理選擇、合理改性的總能力；進(jìn)而結(jié)合學(xué)生所選擇出來的材合理改性的總能力；進(jìn)而結(jié)合學(xué)生所選擇出來的材料從理論上歸納、總結(jié)與高分子物理的研究對(duì)象直料從理論上歸納、總結(jié)與高分子物理的研究對(duì)象直接相關(guān)的結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系；同時(shí)在完成項(xiàng)目過程接相關(guān)的結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系；同時(shí)在完成項(xiàng)目過程中對(duì)課程整體方案所規(guī)定的

3、拓展能力進(jìn)行初步的鍛中對(duì)課程整體方案所規(guī)定的拓展能力進(jìn)行初步的鍛煉。煉。能力（技能）目標(biāo)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(jié)構(gòu)、性能；如果不能直接選擇到合適材料時(shí)，能 提出合理的改進(jìn)意見與方案。知識(shí)目標(biāo)被選用的高分子材料的主要結(jié)構(gòu)特征、主要性能及應(yīng)用范圍。其中第19 個(gè)項(xiàng)目重點(diǎn)學(xué)習(xí)溶解性能的知識(shí)。素質(zhì)目標(biāo)初步建立良好的學(xué)習(xí)方法；資料收集的方法；處理問題的方法；團(tuán)隊(duì)合作的意識(shí)；用戶至上的意識(shí)；安全環(huán)保意識(shí)；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(cè)試高分子材料分析與測(cè)試. 化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)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(xué)工業(yè)出版社化學(xué)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(xué)工業(yè)出版社化學(xué)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(xué)工業(yè)出版社化學(xué)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(xué)工業(yè)出版社化學(xué)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(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社, 2001一、塑料的腐蝕與防腐機(jī)理1、塑料的腐蝕機(jī)理塑料的腐蝕機(jī)理與金屬的腐蝕機(jī)理不同，金屬的腐蝕有氧化腐蝕和電化學(xué)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(qiáng)氧化劑的氧化作用，使樹脂發(fā)生氧化降解反應(yīng)。導(dǎo)致塑料制品的性能下降。能對(duì)塑料形成氧化腐蝕的強(qiáng)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(qiáng)氧化劑。(2)酸、堿、水的腐蝕 對(duì)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(yīng)。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(huì)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(dāng)樹脂的極性與環(huán)境介質(zhì)的極性相一致或接近時(shí)，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(tuán)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(jī)理為增加塑料的防腐性能，可從以下幾個(gè)方面考慮。防止可導(dǎo)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(fù)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(yīng)力集中，以防止應(yīng)力開裂。對(duì)塑料制品進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕宦?lián)改性處理。增加塑料制品的密實(shí)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(qiáng)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(qiáng)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(dǎo)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(jī)酸、堿及鹽，但不耐濃硫酸及液態(tài)氯等強(qiáng)

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(jī)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(qiáng)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(yīng)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(duì)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(qiáng)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(qiáng)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?yàn)椋阂蚁┗?UP雙酚

11、 A 型 UP(牌號(hào)有天津 3301、常州的 197、上海的 323)間苯型 UP(牌號(hào) 197)芳醇型 UP(牌號(hào) S146、5148)。三、防腐蝕塑料的選用1、耐腐蝕塑料的應(yīng)用范圍各種化工用儲(chǔ)罐、合成釜、化工管道、化工設(shè)備、耐酸泵、化工試劑容器、有機(jī)溶劑容器等。2、耐腐蝕塑料的選擇范圍對(duì)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(zhǎng)久；耐腐材料不需要保養(yǎng)即可使用；同時(shí)具有耐腐性與耐磨性；耐腐制品形狀十分復(fù)雜；要求耐腐材料質(zhì)輕且具有隔熱性能。對(duì)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(qiáng)度特別高，塑料材料難以滿足時(shí)，如

12、拉伸強(qiáng)度超過 170MPa 時(shí)，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(duì)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(gè)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(duì)于不同的介質(zhì)的種類，選擇不同的防腐塑料品種：強(qiáng)氧化性介質(zhì)宜選擇氟類塑料；無機(jī)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(jī)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(yán)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(yán)重。介質(zhì)的氧化性。大多數(shù)塑料對(duì)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(yīng)力狀態(tài)不同，對(duì) 防腐制品的防腐性能要求也不相同。一般情況下，應(yīng)力會(huì)加速防腐制品的腐蝕破壞，這種現(xiàn)象稱為介質(zhì)應(yīng)力開裂。例如，聚醚砜30%GF 增強(qiáng)塑料在無應(yīng)力狀態(tài)時(shí)，可耐甲苯的腐蝕但如果在應(yīng)力狀態(tài)下使用，例如用做耐腐墊片，甲苯則會(huì)使其喪失 50%的拉伸強(qiáng)度。(3)視防腐制品的強(qiáng)度要求而選取 如果防腐制品的強(qiáng)度要求比較高，一般不宜選用氟類防腐塑料。而應(yīng)選用強(qiáng)度高的防腐類塑料，如 PVC、PE、PP、PC、PA

14、、PSF、及 PI 等。對(duì)于一些大型耐壓化工容器，往往選用熱固性塑料進(jìn)行玻璃纖維增強(qiáng)處理，其制品一般稱為玻璃鋼。玻璃鋼的耐壓強(qiáng)度很好，但耐腐性能一般，為取得優(yōu)異的防腐性能，需要進(jìn)行涂層處理?？傊侠淼剡x取防腐塑料品種，除了考慮上述三點(diǎn)外，還需要考慮制品的尺寸大小、使用溫度及腐蝕性程度。項(xiàng)目項(xiàng)目19的總結(jié)部分的總結(jié)部分PVC項(xiàng)目項(xiàng)目19的總結(jié)部分的總結(jié)部分PS尼龍尼龍耐油管耐油管項(xiàng)目項(xiàng)目19的總結(jié)部分的總結(jié)部分PE項(xiàng)目項(xiàng)目19的總結(jié)部分的總結(jié)部分 F4項(xiàng)目項(xiàng)目19的總結(jié)部分的總結(jié)部分PP項(xiàng)目項(xiàng)目19的總結(jié)部分的總結(jié)部分耐酸耐堿PE環(huán)氧重防腐環(huán)氧重防腐PVA項(xiàng)目項(xiàng)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(xiàng)目項(xiàng)目20布置布置第一組：請(qǐng)為人工脂肪的生產(chǎn)選擇合適的高分子材料；第一組：請(qǐng)為人工脂肪的生產(chǎn)選擇合適的高分子材料；第二組：請(qǐng)為人工血漿的生