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化学物质对热塑性聚合物的影响
来源:威格斯Victrex 作者: 发布日期:2019-09-18 阅读次数:94 关注度:0 被收藏数:0 评论数: 0
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聚合物受化学物质的影响程度与许多因素有关。这些因素包括:聚合物的组成(化学组成、以及填料和添加剂的存在);聚合物的结晶度;暴露条件:时间、温度、压力;聚合物自身是否受到应力:加工过程中施加的外部或内部应力;当然还包括化学物质自身的性质:酸、碱、有机、无机、芳香族、脂肪族等等。

聚合物暴露在化学物质中时,小分子的化学物质会与聚合物发生化学或物理相互作用。

· 吸附是化学物质与聚合物表面发生的相互作用。

· 吸收是化学物质通常通过扩散机制在聚合物中分散,即化学物质渗透到聚合物中。

物理和化学相互作用

物理相互作用通常会导致聚合物软化(也称为塑化)和膨胀,这是由于化学物质渗透到聚合物无定形区域的自由体积中。在半结晶聚合物中,聚合物的结晶区域具有较低的自由体积,因此半结晶聚合物不易受到小分子扩散和吸收的影响。在许多情况下,除去化学物质并随后进行干燥,可使聚合物恢复到接近其原始状态。

然而如果被吸收的化学物质在干燥时作为溶剂,溶解并去除无定形相中的某些低分子量聚合物,那么这种去除低分子量聚合物的行为,可导致聚合物脆化,并使聚合物性能发生显著的永久性改变。溶剂也会随着时间的推移“清洗”聚合物中的增塑剂和稳定剂等添加剂。

与聚合物的化学相互作用通常会导致交联(从而增加分子量)或降解/断链(降低分子量)。这些相互作用通常是不可逆的,并可导致聚合物性能发生显著的永久性改变。

环境应力开裂(ESC)

当聚合物暴露在化学物质中并存在应力的情况下(最常见的是外部施加的应力),应力开裂可导致聚合物断裂。环境应力开裂(ESC)是在应力作用下表面的物理而非化学相互作用的结果:未发生化学转变,但应力开裂剂加速了宏观脆性断裂的形成。

虽然无法预测哪些化学物质会导致环境应力开裂,但通常情况下,表面活性剂是最有效的应力开裂剂。环境应力开裂类似于金属中的应力腐蚀开裂现象。而VICTREX™ PEEK可在很大程度上抵御环境应力开裂。

深入研究的必要性

综上所述,为开发技术领先的创新型解决方案,用于油气环境中的聚合物的耐化学性测试,是一个非常重要的方面。但如果总体目标是预测热塑性复合材料管在恶劣使用环境中的寿命,不能孤立地考察聚合物基体的降解,所以聚合物的耐化学性测试只是其中一个方面。还需要考虑的其他机理,包括纤维增强降解、纤维/基体界面降解和相邻层间界面降解。

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