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    導(dǎo)讀：聚合物材料幾乎都不耐腐蝕。因此我們有必要理解這些材料腐蝕的復(fù)雜性，從而避免材料可能產(chǎn)生的失效。

    聚合物材料用途廣泛，因此，導(dǎo)致這些材料發(fā)生腐蝕的因素有很多。在一個(gè)特定的腐蝕環(huán)境下，我們無(wú)法準(zhǔn)確預(yù)見(jiàn)聚合物材料的壽命，因此，清楚地了解聚合物材料的組成和反應(yīng)機(jī)理是十分必要的。

    什么是聚合物材料？

    僅從字面意思理解，聚合物材料就是高分子化合物為主要組分的材料。而高分子化合物（通常是基于碳元素），是由許多相同的、簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的小分子（單體）通過(guò)共價(jià)鍵重復(fù)連接而成的。

    聚合物材料可分類為：

    1. 不存在交聯(lián)的熱塑性塑料。（其在加熱后會(huì)軟化，并可以反復(fù)重塑。）

    2. 密集交聯(lián)的熱固性材料。（其在加熱后溫和軟化，并最終降解。）

    3. 彈性體（也稱為橡膠）。（其交聯(lián)網(wǎng)并不密集，受到適度的力的作用后會(huì)發(fā)生變形。）

    聚合物材料的腐蝕分類

    根據(jù)聚合物材料的腐蝕機(jī)理，我們通常將其腐蝕類型分為以下幾類：

    · 分解或降解，是由于吸收、滲透、溶劑化作用或多種因素共同作用引起的

    · 化學(xué)鍵受到破壞，是由于發(fā)生氧化反應(yīng)

    · 酯鍵受到破壞，是由于發(fā)生水解反應(yīng)

    · 輻射

    · 熱降解，是由于涉及了解聚（合）作用或再聚合作用

    · 脫水作用（相當(dāng)少見(jiàn)）

    · 上述任何組合

    這類破壞帶來(lái)的結(jié)果包括軟化、燒焦、開(kāi)裂、分層、脆化、變色、溶解或溶脹。

    此外，聚合物基復(fù)合材料的腐蝕還受到兩個(gè)不同因素的影響：層壓材料的性質(zhì)和熱固性樹(shù)脂的加工處理。錯(cuò)誤的或拙劣的加工會(huì)對(duì)其耐腐蝕性產(chǎn)生不利影響，而正確的固化時(shí)間和程序通常可以提高其耐腐蝕性。

    輻射

    當(dāng)外部應(yīng)用中的聚合物材料暴露在極端氣候條件下時(shí)，可能對(duì)材料造成極大的損傷。而其中首當(dāng)其沖的情況，就是暴露于紫外線（UV）輻射下，這會(huì)造成材料脆化、褪色、表面開(kāi)裂，粉化。當(dāng)聚合物材料直接暴露在日光下幾年后，通常其會(huì)表現(xiàn)出以下幾種癥狀：較差的抗沖擊性，整體機(jī)械性能下降及外觀上的變化。

    由于紫外線輻射必然受到空氣污染、惡劣天氣、污染等因素的影響，天然紫外線輻射的數(shù)量和頻譜則顯得異常多變。在整個(gè)冬季太陽(yáng)高度角漸減，一般上層大氣層已經(jīng)將紫外線輻射進(jìn)行了過(guò)濾。這就造成了夏季和冬季陽(yáng)光的兩個(gè)重要變化。在冬季，許多破壞性的短波紫外線被過(guò)濾掉了。因此，對(duì)紫外線輻射敏感度低于320 nm的材料在整個(gè)冬季只會(huì)發(fā)生輕微降解。

    光化學(xué)降解是由光子或由光作用破壞了化學(xué)鍵引起的。不論什么情況的光降解，都存在一個(gè)重要的參數(shù)就是：陽(yáng)光閾值波長(zhǎng)，它是確保為引發(fā)反應(yīng)是否提供足夠能量的因素。任何比閾值短的光波長(zhǎng)都會(huì)起到破壞作用，而較長(zhǎng)的波長(zhǎng)不會(huì)造成破壞。因此，光的短波長(zhǎng)界定就顯得至關(guān)重要。如果一個(gè)特定的聚合物只對(duì)低于290 nm（太陽(yáng)分界點(diǎn)）的紫外線輻射光敏感，它將永遠(yuǎn)不會(huì)在室外經(jīng)歷化學(xué)變質(zhì)。

    抵抗風(fēng)化的能力隨聚合物的種類和特定樹(shù)脂的等級(jí)而變化。有些樹(shù)脂等級(jí)可利用紫外線吸收劑來(lái)提高其耐候性。然而，較之于那些具有類似添加劑的低分子質(zhì)量等級(jí)材料來(lái)說(shuō)，更高等級(jí)的樹(shù)脂材料通常具有更高的耐候性。另外，有些顏色往往也具備更好的耐候性。

    滲透作用

    從某種意義上來(lái)說(shuō)，所有組成材料的化學(xué)分子都屬于可滲透性的，但較之于金屬材料，塑料材料從數(shù)量級(jí)上來(lái)說(shuō)，其孔隙度更大。氣體、液體或蒸汽都可以滲透聚合物。

    滲透可以是通過(guò)微孔形成的分子遷移，既可以是在聚合物中（不論該聚合物易滲或不易滲）也可以是聚合物分子之間；但在這兩種情況下，都不會(huì)對(duì)聚合物造成任何破壞。這種反應(yīng)是一種絕對(duì)的自然現(xiàn)象。然而，一旦聚合物應(yīng)用到管道或儀器上，那么滲透作用就是有害的。

    在其作襯里的設(shè)備中，滲透可能會(huì)導(dǎo)致：

    · 由于腐蝕而導(dǎo)致基材失效。

    · 一旦襯里比基材孔隙更大，粘合處積聚的液體就會(huì)破壞粘結(jié)和發(fā)生起泡；或是基材受滲透破壞，導(dǎo)致產(chǎn)品發(fā)生腐蝕或化學(xué)反應(yīng)。

    · 由于基材和襯里成分流失，最終導(dǎo)致基板的失效。

    不同的聚合物有不同的滲透速率，某些聚合物幾乎不受滲透影響，而含氟聚合物則會(huì)受到顯著影響。滲透作用和那些經(jīng)由裂縫和空隙流入的物質(zhì)之間沒(méi)有關(guān)系，是兩回事情。盡管這幾種情況下，都是發(fā)生了化學(xué)物質(zhì)從聚合物的一個(gè)方向轉(zhuǎn)移到相反的方向。

    襯里厚度影響滲透速率。通常就耐腐蝕性來(lái)說(shuō)，0.010到0.020英寸的厚度是令人滿意的，該厚度是將襯里材料和特定腐蝕劑組合計(jì)算的。一旦考慮到冷稀釋、機(jī)械開(kāi)采和滲透速率等機(jī)械因素時(shí)，就可能需要更厚的襯里。

    滲透速率受以下因素影響：

    · 溫度和壓力

    · 滲透濃度

    · 聚合物的厚度

    聚合物的密度對(duì)滲透速率會(huì)產(chǎn)生影響。隨著厚度顯著地增加，通常可以有效減少滲透作用。薄板密度越大，滲透速率就越低。溫度和襯里傾斜度也會(huì)影響滲透速率，降低這些因素可以降低滲透速度。襯里容器如儲(chǔ)罐，如果是在封閉環(huán)境下使用，則能夠提供最有效的服務(wù)。

    吸收作用

    聚合物具有吸收不同數(shù)量腐蝕因子的潛力，特別是有機(jī)液體。這會(huì)導(dǎo)致內(nèi)襯部件發(fā)生膨脹、開(kāi)裂和滲透。膨脹會(huì)使聚合物軟化，引起高應(yīng)力并導(dǎo)致襯里元件上的粘結(jié)失效。如果聚合物具備很高的吸收率，那么就很可能會(huì)發(fā)生滲透作用。

    可以采取幾個(gè)步驟來(lái)減少吸收作用。襯底的熱絕緣可以縮減整個(gè)容器的梯度，從而防止冷凝和液體的吸收。這減少了溫度變化的速度和幅度，使表面發(fā)生氣泡的可能性保持在最低限度。使用各種操作工藝或裝置來(lái)限制工藝壓力或溫度的降低的比率，以為材料提供額外的保護(hù)。

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責(zé)任編輯：王元

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