因為聚合物材料沒有特定的腐蝕率，通常來說，它們要么就對某種特定的腐蝕性物質(zhì)存在完全的抗性（在特定的溫度范圍），要么受該物質(zhì)影響發(fā)生迅速的惡化。它們的腐蝕，不是由化學(xué)作用引起的，就是由溶劑化作用引起的。溶劑化作用會導(dǎo)致聚合物材料發(fā)生膨脹、軟化和最嚴重的失效。因此，掌握高分子材料腐蝕的復(fù)雜性至關(guān)重要。

    聚合物材料的腐蝕

    一般來說聚合物分三大類：

    1. 熱塑性塑料（熱塑性聚合物）

    熱塑性塑料是長鏈線性分子，其在一個高于生活溫度的溫度下加熱、加壓成型，這個溫度就是我們平時所提到的玻璃的轉(zhuǎn)變溫度。聚合物的許多性質(zhì)和耐化學(xué)性變化直接來源于聚合物化學(xué)鏈中原子的種類和排列方式。

    熱塑性塑料之所以展示出了明確的特殊性質(zhì)和優(yōu)點，源于其所含鹵素，而鹵素屬于非金屬類。在所有的鹵素中，氟是最電負性最強的，而這允許其與碳和氫原子形成強的化學(xué)鍵，但其自身之間不形成化學(xué)鍵。在一個較弱的聚合物鏈中，氟所扮演的角色就是對可替代化學(xué)鍵的防護屏障。除此之外，分子內(nèi)的原子排列、結(jié)構(gòu)的對稱性以及聚合物鏈的支化程度都是至關(guān)重要的，因為分子中含有特殊的粒子。

    含碳氫鍵的聚合物材料如聚丙烯、聚乙烯，以及含碳氯鍵的材料如聚氯乙烯和三氟氯乙烯，與含氟化合物如聚四氟乙烯完全不同。后者具有更廣泛的耐腐蝕性。

    塑料材料其中的一個用途是用來抗大氣腐蝕。通過工廠操作，使其具有抵抗一些特殊腐蝕劑的能力后，這些材料同時也能抵抗大氣中的腐蝕性氣體。熱塑性材料通過溶劑膠接、熱熔或粘合劑等方式進行接合。但溶劑粘合劑最大的缺點是其在使用的工件中，存在應(yīng)力開裂的可能性，因此如果工件使用了低沸點溶劑是存在潛在的風(fēng)險的。要在兩種截然不同的化學(xué)環(huán)境下挑選一種不會降解的粘合劑是非常困難的。一般來說，對高溫敏感的粘合劑，通常只具備對化學(xué)品和溶劑最基本的抗性。

    2. 熱固性聚合物

    熱固性聚合物在加熱后會構(gòu)成一個永久性形狀或發(fā)生凝固。因此，它們無法進行改造或回收利用。熱固性塑料是無定形的聚合物。這些樹脂在室溫下是液態(tài)的。然后，通過添加一個催化劑或促進劑，它們會最終凝固或固化出最終形態(tài)，成為一種硬制品。

    熱固性樹脂是一種高分子量聚合物，其使用玻璃或其他合適的不同材料來進行強化，從而產(chǎn)生機械強度。最常用的樹脂有乙烯基酯、環(huán)氧樹脂、聚酯和呋喃。為了增強這些聚合物，通常使用F級和C級的玻璃纖維。

    那些未增強、未填充的熱固性聚合物會受到許多機制的腐蝕。這種腐蝕可以分為兩大類：物理腐蝕和化學(xué)腐蝕。物理腐蝕是熱固性復(fù)合材料和環(huán)境之間的相互作用導(dǎo)致其性質(zhì)發(fā)生改變，但這其中沒有發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。液體擴散到化合物中就是一個例子。在大多數(shù)情況下，物理腐蝕是可逆的；一旦將這些液體去除，材料就恢復(fù)了初始性質(zhì)。一旦某種化合物吸收了某種液體或氣體導(dǎo)致其塑化或熱固性網(wǎng)絡(luò)膨脹，此時就發(fā)生了物理腐蝕。

    化學(xué)腐蝕一旦發(fā)生，熱固性化合物中的化學(xué)鍵就會由于聚合物周圍的化學(xué)過程被破壞掉。這個過程有時是不可逆轉(zhuǎn)的。因此，其結(jié)果就是由于發(fā)生了化學(xué)腐蝕導(dǎo)致化合物本身也受到影響。例如，化合物變脆、軟化、燒焦、剝落、變色、溶解、起泡或膨脹。

    熱固性材料都是被類似的方式損壞。但是，某些具有化學(xué)抵抗性品種的材料只會受到微不足道的損壞，或在一個非常嚴重的腐蝕條件下也只會發(fā)生非常低速的損壞。固化樹脂在熱固性材料的抵抗化學(xué)腐蝕中起著非常重要的作用。但如果使用行為不恰當(dāng)?shù)脑挘瑫?dǎo)致其耐蝕性能的損失。

    一些環(huán)境條件可能會削弱主要和/或次要復(fù)合聯(lián)結(jié)，并使其隨之發(fā)生解聚。另外一些環(huán)境條件可能會導(dǎo)致其發(fā)生膨脹或微裂縫，而還有一些環(huán)境條件可能會改變酯基團群或聯(lián)結(jié)。在某些環(huán)境中，還會發(fā)生再聚合，導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)被重新修改。

    一般來說，對于熱固性聚合物來說，化學(xué)攻擊可以是分為“有效/無效”兩種情況。 “如果設(shè)置不當(dāng)，即使是強化聚酯，攻擊也可以在很短的時間內(nèi)發(fā)生”，專家還指出：“如果一個裝置已經(jīng)成功運行了12個月，那么它在未來相當(dāng)長的一段時間內(nèi)仍將運行的圓滿”。注意：熱固性聚合物不能接觸硫酸（93%）和濃酸。

    應(yīng)力腐蝕是另一個值得考慮的問題。其對于玻璃纖維增強復(fù)合材料的失效率可能是重要的。這在復(fù)合材料接觸到混合酸及壓力的作用下，尤其容易發(fā)生。一旦聚合物已經(jīng)發(fā)生了應(yīng)力裂縫，那么在接下來的時間里都是岌岌可危的。對于低延展性的材料，接下來可能會發(fā)生開裂。當(dāng)然，環(huán)境應(yīng)力開裂的概率會隨著聚合物分子量的升高而降低。

    3. 橡膠

    橡膠是一種尺寸會隨著相對溫和的外力而發(fā)生大幅度變化的聚合物材料，但當(dāng)作用力消失的時候它將會再次回到原來的尺寸。橡膠主要是由大分子組成，這些大分子按螺旋絲排列，就像一個螺旋彈簧，彼此交替不間斷地連接。在應(yīng)力較小的時候，這些螺旋線圈傾向于可以被拉伸或壓縮；但隨著應(yīng)力的進一步增加，它們會表現(xiàn)出越來越大的抵抗力。

    橡膠的腐蝕可以受到腐蝕劑的濃度和溫度兩個因素的影響。另一個重要的影響因素是橡膠的組成。橡膠的生產(chǎn)加工有標(biāo)準(zhǔn)步驟遵循，包括用來提高物理和/或機械性能的添加劑配方。這些添加劑對材料的耐蝕性有不利的影響，特別是在更高的溫度下。反之，一些制造商直接對原料進行復(fù)合加工來換取材料在好的物理和/或機械性能下的耐蝕性。因此，至關(guān)重要的是去了解是否使用了添加劑，因為我們所用的耐腐蝕適用圖表只是針對純的橡膠而言的。

    橡膠或橡膠材料的應(yīng)用范圍很廣，其中最重要的是內(nèi)襯管中的應(yīng)用。它們作為鋼襯底上面的覆膜，廣泛用作襯里膜以保護其鋼殼不被酸液腐蝕。

    所謂的化學(xué)變質(zhì)是發(fā)生在橡膠和腐蝕劑之間的化學(xué)過程。這種化學(xué)攻擊會導(dǎo)致橡膠膨脹及強度降低。腐蝕劑的溫度和濃度會影響其腐蝕程度。正常情況下，化學(xué)攻擊力會隨著溫度和/或腐蝕的濃度增加而增強。與金屬相比，橡膠會吸收不同數(shù)量的與其接觸的物質(zhì)，尤其是有機液體。這可能會導(dǎo)致其膨脹、破裂以及基質(zhì)滲透到與橡膠相連的容器。膨脹會導(dǎo)致材料的軟化，而對于容器會引起壓力升高和粘合劑的失效。

    滲透是另一個會導(dǎo)致內(nèi)村失效的問題。通常一旦橡膠表現(xiàn)出了高吸收性能，那么一定是滲透導(dǎo)致的結(jié)果。然而，發(fā)生滲透不是橡膠吸收率升高的必要條件。一些橡膠，比如碳氟化合物，盡管吸收率很低但也會發(fā)生簡單的滲透。基材可近似預(yù)期的滲透和/或吸收可能是由水的吸收引起的。

    滲透將導(dǎo)致與橡膠相連的儀器發(fā)生嚴重的問題。一旦腐蝕滲透到與橡膠接觸金屬襯底，這可能會導(dǎo)致：

    ● 粘著力破壞和起泡，這是由于在粘著處液體的囤積引起的

    ● 在腐蝕的作用下，襯底失效

    ● 由于襯底的失效導(dǎo)致成分透過襯里和襯底流失

    盡管橡膠可以通過機械手段被破壞，但這不是典型的案例。大多數(shù)對橡膠的機械傷害是發(fā)生在其化學(xué)惡化的結(jié)果之后。一旦橡膠有所惡化，其原有的材料性能就相應(yīng)地被削弱了，因此也就更容易發(fā)生機械傷害。

    一些橡膠材料一旦被暴露在室外環(huán)境，就會被風(fēng)化而降解。同時，日光、臭氧和化學(xué)元素的作用都會導(dǎo)致橡膠表面開裂、褪色，這會嚴重損壞材料的強度、延展性和橡膠類的屬性。因此，應(yīng)考慮材料的抗風(fēng)化問題。

更多關(guān)于材料方面、材料腐蝕控制、材料科普等方面的國內(nèi)外最新動態(tài)，我們網(wǎng)站會不斷更新。希望大家一直關(guān)注中國腐蝕與防護網(wǎng)http://www.ecorr.org

責(zé)任編輯：王元

《中國腐蝕與防護網(wǎng)電子期刊》征訂啟事
投稿聯(lián)系：編輯部
電話：010-62313558-806
郵箱：fsfhzy666@163.com
中國腐蝕與防護網(wǎng)官方 QQ群：140808414