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[讨论] 大家来讨论一下腐蚀介质(主要是气、液)对高分子材料(主要是热塑和热固)的渗透腐蚀

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[复制链接] 只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2010-12-31
如题,腐蚀介质对高分子材料的腐蚀有一个常见的腐蚀形式就是渗透腐蚀,溶胀和渗透往往同时发生的。
我一直在尝试着总结点关于热塑性储罐以及玻璃钢储罐对小分子尤其是有机溶剂类的渗透腐蚀的文字,以下仅为个人观点,拿不上台面,但我总觉得隐约有这么回事:
A 从分子运动理解:小分子腐蚀介质渗透进高分子中,对于热塑性材料而言,结晶部分是不易渗入的,无定形部分易渗入;对于热固性材料而言,高交联密度分子缝隙中存在的部分自由空间就是易于渗入的部分。温度升高,分子链运动更剧烈,部分结晶部分会转变为无定形部分,取向度更加无序,渗透更容易,这就是热塑性材料耐化学品渗透原理。对于热固性材料而言,温度升高,分子振动更剧烈,高交联物分子间的自由空间更大,渗透更易发生。所以从分子运动角度考虑,最大避免渗透的方法有:对热塑性材料而言,提高分子量(提高大分子结构部分)、提高结晶度、提高分子链的规整度、提高取向度;对热固性材料而言提高交联密度或称架桥密度(俗称固化程度或硬化程度)。
B 从相似相容原理理解:同为小分子物质,相似相容的理论很好理解。但对化学品对高分子材料的渗透,就是小分子对高分子乃的相似相容了。极性大小,目前还无法用一点量化数据化的形式来表示,极性的大小,目前多为相对而言,采用所谓的接触角来判断较多。我在想其实也可以用极性系数来表示,极性大的系数大一些,极性小的系数小一些,完全非极性的,如聚四氟乙烯,就是0了。无论是高分子,还是小分子,极性大小,都可以这样来表示。这样以来就有点类似溶解度参数(有成熟的理论和数据)一样,当溶解度参数接近时,相容性很好。类似,极性系数相近时,相容性好,相互渗透更加容易。渗透的分子越小,越易于渗透,这个容易理解。渗透物的极性越接近被渗透的高分子(热塑和热固)材料,渗透越容易。这就是常见的聚烯烃(如聚乙烯)(非极性的,极性系数非常小)材质储罐不能用来盛放极性非常小的甲苯的原因,反而可以盛放极性非常大的苯胺、乙醇、聚乙二醇、水等的原因。玻璃钢材质或者热塑性材质的储罐对有机溶剂以及酸、有机溶剂等的气态、液态等的渗透腐蚀,我觉得可以从这个基础上出发来考虑。储罐高分子材质的溶剂化的介质对该储罐的渗透腐蚀,继而溶胀,再继而溶解掉储罐材料的内壁,这是目前遇到的事故中最多的。
C 部分分子键的不稳定性决定渗透的难易。如酯键对水和碱(OH)的不稳定性,就是常见的聚酯材料尤其是热固性聚酯材料不用于盛放碱性介质的原因,尤其是温度高的碱性介质。
D 很多时候,水才是最坏事的东西。无机物溶液中,浓度大了,水的渗透减弱。有机溶剂中,有些时候,微量的水就能起到最大的破坏作用。

我在想,涂料防腐和树脂防腐的深层次的原理是一样的,因此针对类似的渗透,我想是不是也可以按照以上的观点来考虑呢。还希望做涂料防腐的坛友更多谈谈自己的观点。
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只看该作者 沙发  发表于: 2010-12-31
几个大家常见现实中的例子: A  常见的低极性或非极性的热塑性聚合物有:聚乙烯PE、聚丙烯PP、聚苯乙烯PS等,完全非极性的有PTFE等,他们就不能盛放苯、甲苯、汽油等非极性溶剂,但可以盛放水、醇等极性溶剂,也可盛放中等极性的低浓度的酸。 B  常见的高极性的热塑性高分子聚合物有:聚醚、聚酰胺PA(如尼龙、尼龙6)、聚乙烯醇等,他们就可以盛放烯烃、苯、甲苯等非极性溶剂,但前提条件是不好含有水灯极性小分子。同样这样的储罐也不能盛放醇类极性溶剂。 C   常见的中等极性系数的材料有:PVC材料,环氧EPR、不饱和UPR、乙烯基VER等固化后的热固性玻璃钢,这些材质的储罐多不用来盛放酯类、酮类、卤代烃等中等极性溶剂。实际应用中,我觉得我目前的能力或者知识水平,还很难去从高分子材料溶解度参数这个角度出发,来理解小分子的物质对高分子材质储罐的渗透能力的大小。 所以到现在还后悔当年在本科没把有机化学以及高物学好吧,总觉现在很多东西的深层次的理解,还是回到最初的有机和高物上去了。
[ 此帖被欧阳在2014-12-14 19:56重新编辑 ]
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