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化學(xué)物質(zhì)對(duì)熱塑性聚合物的影響
????????聚合物受化學(xué)物質(zhì)的影響程度與許多因素有關(guān)。這些因素包括:聚合物的組成(化學(xué)組成、以及填料和添加劑的存在);聚合物的結(jié)晶度;暴露條件:時(shí)間、溫度、壓力;聚合物自身是否受到應(yīng)力:加工過程中施加的外部或內(nèi)部應(yīng)力;當(dāng)然還包括化學(xué)物質(zhì)自身的性質(zhì):酸、堿、有機(jī)、無機(jī)、芳香族、脂肪族等等。
????????聚合物暴露在化學(xué)物質(zhì)中時(shí),小分子的化學(xué)物質(zhì)會(huì)與聚合物發(fā)生化學(xué)或物理相互作用。
????????· 吸附是化學(xué)物質(zhì)與聚合物表面發(fā)生的相互作用。
????????· 吸收是化學(xué)物質(zhì)通常通過擴(kuò)散機(jī)制在聚合物中分散,即化學(xué)物質(zhì)滲透到聚合物中。
????????物理和化學(xué)相互作用
????????物理相互作用通常會(huì)導(dǎo)致聚合物軟化(也稱為塑化)和膨脹,這是由于化學(xué)物質(zhì)滲透到聚合物無定形區(qū)域的自由體積中。在半結(jié)晶聚合物中,聚合物的結(jié)晶區(qū)域具有較低的自由體積,因此半結(jié)晶聚合物不易受到小分子擴(kuò)散和吸收的影響。在許多情況下,除去化學(xué)物質(zhì)并隨后進(jìn)行干燥,可使聚合物恢復(fù)到接近其原始狀態(tài)。
????????然而如果被吸收的化學(xué)物質(zhì)在干燥時(shí)作為溶劑,溶解并去除無定形相中的某些低分子量聚合物,那么這種去除低分子量聚合物的行為,可導(dǎo)致聚合物脆化,并使聚合物性能發(fā)生顯著的永久性改變。溶劑也會(huì)隨著時(shí)間的推移“清洗”聚合物中的增塑劑和穩(wěn)定劑等添加劑。
????????與聚合物的化學(xué)相互作用通常會(huì)導(dǎo)致交聯(lián)(從而增加分子量)或降解/斷鏈(降低分子量)。這些相互作用通常是不可逆的,并可導(dǎo)致聚合物性能發(fā)生顯著的永久性改變。
????????環(huán)境應(yīng)力開裂(ESC)
????????當(dāng)聚合物暴露在化學(xué)物質(zhì)中并存在應(yīng)力的情況下(最常見的是外部施加的應(yīng)力),應(yīng)力開裂可導(dǎo)致聚合物斷裂。環(huán)境應(yīng)力開裂(ESC)是在應(yīng)力作用下表面的物理而非化學(xué)相互作用的結(jié)果:未發(fā)生化學(xué)轉(zhuǎn)變,但應(yīng)力開裂劑加速了宏觀脆性斷裂的形成。
????????雖然無法預(yù)測哪些化學(xué)物質(zhì)會(huì)導(dǎo)致環(huán)境應(yīng)力開裂,但通常情況下,表面活性劑是最有效的應(yīng)力開裂劑。環(huán)境應(yīng)力開裂類似于金屬中的應(yīng)力腐蝕開裂現(xiàn)象。而VICTREX? PEEK可在很大程度上抵御環(huán)境應(yīng)力開裂。
????????深入研究的必要性
????????綜上所述,為開發(fā)技術(shù)領(lǐng)先的創(chuàng)新型解決方案,用于油氣環(huán)境中的聚合物的耐化學(xué)性測試,是一個(gè)非常重要的方面。但如果總體目標(biāo)是預(yù)測熱塑性復(fù)合材料管在惡劣使用環(huán)境中的壽命,不能孤立地考察聚合物基體的降解,所以聚合物的耐化學(xué)性測試只是其中一個(gè)方面。還需要考慮的其他機(jī)理,包括纖維增強(qiáng)降解、纖維/基體界面降解和相鄰層間界面降解。
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