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第八章有机材料腐蚀腐蚀 8 1高分子特性及其腐蚀特点8 2介质的渗透与扩散作用8 3溶胀与溶解8 4氧化降解与交联8 5光氧老化8 6微生物腐蚀8 7高聚物的存放效应与物理老化 1 8 1高分子特性及其腐蚀特点 高分子材料 2 8 1高分子特性及其腐蚀特点 一 研究高分子材料腐蚀的意义1 基本概念 小分子 大分子 高分子 单体 聚合物2 种类 塑料 橡胶 纤维3 特性 密度 性能 工艺4 应用 广泛 取代金属的统治地位5 方向 复合材料 功能材料6 腐蚀特性 大气腐蚀 稀的酸 碱 盐溶液 3 8 1高分子特性及其腐蚀特点 二 高分子材料腐蚀类型1 老化 高分子材料在加工 储存和使用过程中 由于内外因素的综合作用 其物理化学性能和机械性能逐渐变坏 以至最后丧失使用价值 这种现象称为高分子材料的腐蚀 通常称之为老化 2 老化形式 外观的变化 出现污渍 斑点 银纹 裂缝 喷霜 粉化及光泽 颜色的变化 物理性能的变化 包括溶解性 溶胀性 流变性能 以及耐寒 耐热 透水 透气等性能的变化 力学性能的变化 如抗张强度 弯曲强度 抗冲击强度等的变化 4 8 1高分子特性及其腐蚀特点 二 高分子材料腐蚀类型3 类型 化学老化 主键断裂 物理老化 次键断裂三 高分子材料腐蚀特点 金属 离子溶解 高分子 物质渗透 5 8 2介质的渗透与扩散作用 二 高分子材料腐蚀类型1 渗透与扩散 腐蚀介质渗入高分子材料内部会引起反应 高分子材料的大分子及腐蚀产物因热运动较困难 难于向介质中扩散 所以 腐蚀反应速度主要取决于介质分子向材料内部的扩散速度 2 表征 增重率 渗入的介质质量与样品原始质量的比值其意义是单位质量的样品所吸收的介质量 6 8 2介质的渗透与扩散作用 1 渗透与扩散 腐蚀介质渗入高分子材料内部会引起反应 高分子材料的大分子及腐蚀产物因热运动较困难 难于向介质中扩散 所以 腐蚀反应速度主要取决于介质分子向材料内部的扩散速度 2 表征 增重率 渗入的介质质量与样品原始质量的比值其意义是单位质量的样品所吸收的介质量 7 8 3溶胀与溶解 1 溶解 线形高聚物溶涨 体形高聚物 结晶型高聚物2 耐溶剂性 1 极性相近 大溶大 极性高分子材料如聚醚 聚酰胺 聚乙烯醇等不溶或难溶于烷烃 苯 甲苯等非极性溶剂中 但可溶解或溶胀于水 醇 酚等强极性溶剂中 小溶小 天然橡胶 无定型聚苯乙烯 硅树脂等非极性高聚物易溶于汽油 苯和甲苯等非极性溶剂中 而对于醇 水 酸碱盐的水溶液等极性介质 耐蚀性较好 对中等极性的有机酸 酯等有一定的耐蚀能力 8 8 3溶胀与溶解 2 溶解度参数相近 溶解度参数差的绝对值 1 2 1 5 1不溶2 3 5 5 1可溶3 3 5易溶 9 8 3氧化降解与交联 一 氧化机理1 链引发 RH R H 2 链增长 R O2 ROO ROO RH ROOH R 3 链支化 ROOH RO OH RO RH ROH R HO RH H2O R 4 链终结 ROO ROO ROO R R R 不活波产物二 热氧老化在热和氧两种因素的共同作用下产生的老化称为热氧老化 10 8 4光氧老化 一 光氧化机理1 原因 共价键的解离能 300 500kJ mol对应波长 400nm 300nm太阳光波长 290 400nm对应能量 400 300kJ mol 11 8 4光氧老化 一 光氧化机理2 共价键的吸收峰 羰基C O 280 300双键C C 230 250羟基OH 230单键C C 135二 光氧老化防护1 光屏蔽2 光吸收3 猝灭剂4 受阻胺 12 8 5微生物腐蚀 一 霉菌的孳生与繁殖微生物的营养要素与其它生物一样 微生物必须不断地从外界吸收所需的各类营养物质 利用体内的酶将其分解利用 再转变为细胞自身的组成物质 2 按营养物质中所含主要元素成分及在微生物生长繁殖中的生理功能不同 可将其分为 碳源 氮源 无机盐和生长因子 发生霉腐的要素有 微生物 营养物质 碳源 氮源 无机盐和生长因子 环境 温度 空气 湿度 pH值等 13 8 5微生物腐蚀 二 霉菌防护化学改性 减少活性基团 降低表面能 提高纯度抑制剂或杀菌剂 离子型 毒饵型 环保型改善环境 14 8 7高聚物的存放效应与物理老化 1 物理老化 玻璃态高聚物多数处于非平衡态 不稳定的 在玻璃化温度Tg以下存放过程中会逐渐趋向稳定的平衡态 从而引起高聚物材料的物理力学性能随存放或使用时间而变化 这种现象被称为物理老化或 存放效应 2 物理老化的特点 1 可逆2 自减速3 对性能的影响 1 密度升高2 强度增加3 韧性降低 15 第9章无机非金属材料的腐蚀 1 无机非金属材料 陶瓷 玻璃 水泥2 玻璃材料1 结构 SiO2 近程有序 SiO4四面体2 腐蚀 溶解 ph 8 Si OH水解 ph 7 Si O Si 在HF 热磷酸风化 空气中的水及吸附杂质选择性 16 第9章无机非金属材料的腐蚀 3 混凝土1 胶凝材料2 腐蚀浸析腐蚀 Ca OH 2 水或水溶液从外部渗入混凝土结构 溶解其易溶的组分 从而破坏混凝土 化学反应腐蚀 CO2 酸 水或水溶液在混凝土表面或内部与混凝土某些组元发生化学变化 从而破坏混凝土 17 第10章防腐蚀设计 1 防腐蚀设计的主要内容 1 选材 2 防腐蚀措施的选择 3 防腐蚀结构设计 4 防腐蚀强度设计 5 防腐蚀工艺设计 18 3 第10章防腐蚀设计 2 正确选材基本原则 1 材料的耐蚀性能要满足设备或物件使用环境的要求 2 材料的物理 机械和加工工艺性能要满足设备或物件的设计与加工制造要求 3 选材时力求最好的经济效益和社会效益 19 第10章防腐蚀设计 3 防腐蚀结构设计 1 合理的结构形式和表面状态 2 防止积水或积尘 3 防止缝隙腐蚀