非金属结构材料的耐蚀特性ppt课件.ppt

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1、第五章非金属结构材料耐蚀特性§5-1高分子材料腐蚀特性和影响因素§5-2耐腐蚀高分子材料§5-3耐腐蚀无机非金属材料§5-4碳—石墨§5-5玻璃钢非金属材料有良好耐蚀性和某些特殊性，原料来源丰富，价格低廉。但物理机械性能差，施工技术、腐蚀机理尚不成熟。非金属材料按性质分为：（1）高分子材料，如塑料、橡胶、胶结材料、涂料；（2）无机材料，如天然耐酸材料（花岗岩）、工程陶瓷、耐火材料、石墨、硅酸盐材料；（3）复合材料，如玻璃钢。课堂互动§5-1高分子材料腐蚀特性和影响因素一、溶胀溶解渗透溶胀:相当数量介质小分子渗入高聚物内部，引起高分子材料宏观上体积和重量增加的现象称为溶胀。

2、具有交联结构体型高聚物，只能交联键伸直，难断裂，发生溶胀。溶解：如果大分子间无交联键，溶胀可以一直进行下去，大分子充分溶剂化后缓慢向溶剂扩散，形成均匀溶液的过程称为溶解。溶解性遵循极性相似相溶原则。线性高聚物溶胀进而溶解。渗透：高分子材料处于环境中，腐蚀性介质通过材料表面渗入内部，同时，材料的可溶成分及腐蚀产物逆向扩散进入介质。二、化学腐蚀—氧化与水解氧和水具有很大渗透能力和反应活性，反应使主键断裂。氧化和水解是高分子材料腐蚀破坏的常见反应。尤其温度高于150—200℃时。化学腐蚀--氧化烯烃类聚合物大分子链中，在双键α—位碳原子或连有三个碳原子的叔碳原子的氢，结合力弱，

3、易氧化形成氢过氧化物。化学腐蚀--氧化易氧化程度依次为：聚二烯烃>聚丙烯>低密度聚乙烯>高密度聚乙烯。烯烃大分子引入卤素，杂链大分子抗氧化能力改善。化学腐蚀--水解•加聚反应合成的产物的主链“C—C”共价键不易水解；•杂链高聚物中杂原子与碳原子形成极性键易受到极性很大水分子攻击。杂原子与碳原子键的极性越大，越易水解,在酸、碱催化作用下更易进行；•高分子材料的水解基团在酸碱介质中的水解活化能越高，越不易水解；耐酸性介质水解能力依次为：醚键>酰胺键或酰亚胺键>酯键>硅氧键。耐碱性介质水解能力:酰胺键或酰亚胺键>酯键。三、老化化学解质或在光、热、应力作用下高分子材料重量、体积、

4、强度等性能发生质变丧失使用性能的过程称为“老化”。影响高分子材料老化的因素：老化（耐侯性）红外线紫外线阳光温度湿度其他作用水分、雨雪影响老化的因素（1）温度：升高温度，引起热老化并促进化学老化，增塑剂挥发等；（2）阳光：阳光下聚合物基团吸收与它固有频率相应的紫外光波，使高聚物大分子中的化学键激发或价键断裂产生自由基，在氧气，水等存在下，发生进一步裂解反应；（3）湿度：大气中水分子，雨雪使高分子材料发生溶胀、水解、变形、表面龟裂；（4）其它作用：在光、热作用下，大气中氧气、二氧化碳、硫化氢、二氧化硫与高分子材料反应、裂解；风、雨、雪、尘等对设备的冲刷作用。四、应力腐蚀在某些

5、条件下，高分子材料在应力和腐蚀介质共同作用下，介质溶入材料内部，应力增大，耐腐蚀性能急剧下降，发生类似金属应力腐蚀破裂的现象，出现裂纹，并不断发展直至脆断。其规律：（1）拉应力促进腐蚀：材料受外加负荷或加工过程残余应力作用时，大分子链及链段沿应力方向移动：拉应力作用下：材料的质量↑，机械强度↓正应力作用下：材料的质量增加趋势↓•（2）蠕变和疲劳：长期静负荷作用及交变应力状态下，腐蚀性介质中，会发生蠕变和疲劳；蠕变强度↓、疲劳强度↓•（3）环境应力开裂：受多向应力或较大应变作用下的高分子材料，在某些环境介质中可能产生银纹,发生环境应力开裂。耐环境应力开裂的能力与材料本性和

6、介质本性有关：•部分结晶的塑料，晶区有应力集中，在晶区与非晶区的交界处产生裂纹的倾向性就大；•应力集中部位，环境应力开裂的可能性大；•分子量小、分布窄的高聚物比大分子量的易发生开裂。在具有中等溶胀能力的醇类、蓖麻油等活性介质中，材料易发生环境应力开裂。§5-2耐腐蚀高分子材料一、硬聚氯乙烯聚氯乙烯塑料是以聚氯乙烯树脂为主要原料，加入增塑剂、稳定剂、润滑剂、颜料剂等经捏合、混炼和成型加工过程而制的。按100份树脂加30-70份增塑剂的塑料，质地柔软称软聚氯乙烯塑料。通常不加或加少量增塑剂（不超过5份）的称硬聚氯乙烯塑料。1.耐蚀性能：分子结构中不含有活性较大基团，主链全是

7、非极性共价键C-C联结而成，故具有良好的化学稳定性。除强氧化剂（如浓度大于50%硝酸、发烟硫酸），芳香族、氯代碳氢化合物（如苯、甲苯、氯苯）及酮类外，能耐大部分酸、碱、盐类、碳氢化合物、有机溶剂等介质腐蚀。影响耐蚀性能因素：温度、应力、介质。温度、内应力越高腐蚀速率越快。与强氧化性介质接触，会被氧化，在光、热或机械作用下易发生脱氯化氢反应，导致降解和交联、变硬、变脆亦发生“老化”。硬聚氯乙烯塑料：nCH2﹦CHCl→〔CH2—CH·〕nCl材料的溶解性和渗透性增加聚合物裂解交联氧化产物降解交联（老化）2.应用：良好耐蚀性，一定