13,339
次編輯
變更
耐化学性
,無編輯摘要
*中文名:[[耐化学性]]
*领 域:材料工程
耐化学性是描述材料稳定性的术语之一，材料的耐化学药品、[[化学试剂]]、各种气氛等性能均氛等性能均属于材料的耐化学性。但“耐化学性”多用于 [[ 非金属材料 ]] 领域，尤其是 [[ 聚合物材料 ]] 领域， [[ 金属材料 ]] 的耐化学性一般用 [[ 耐腐蚀性 ]] 来描述。 <ref>[[杨蔚清. 硅粉, 脱水高岭土及低钙粉煤灰对混凝土耐化学性的影响(J). 江苏建材, 2003 (2): 23-25.]]</ref>
==影响因素==
'''聚合物结构'''
凡阻碍聚合物大分子链运动的因素（如 [[ 结晶 ]] ， [[ 交联 ]] ）都会使聚合物 [[ 渗透系数 ]] 减小，结晶性聚合物的渗透系数随 [[ 结晶度 ]] 的增大而降低。聚合物渗透系数越小其耐溶剂性越好。
'''化学介质'''
化学介质的极性对介质在聚合物中的渗透、扩散影响很大。两者极性相似时，化学介质对聚合物有 [[ 增塑作用 ]] ，削弱了大分子间的作用力，有利于大分子 [[ 链段 ]] 的运动，加速了化学介质在材料中的扩散。反之，化学介质与聚合物的极性相差较大时，则对介质的渗透和扩散很不利。例如， [[ 聚乙烯 ]] 为 [[ 非极性聚合物 ]] ，一般极性的酸、碱和盐的水溶液及 [[ 有机溶剂醇类 ]] 在聚乙烯中渗透量就很小；而极性小的 [[ 芳烃 ]] 、汽油、 [[ 卤代烃 ]] 的渗透性相对就较大。极性高分子如 [[ 聚乙烯醇 ]] 、 [[ 聚醚 ]] 和大多数 [[ 纤维素衍生物 ]] ，则能受极性介质（如水和醇等）溶胀和溶解，但耐非极性 [[ 有机溶剂 ]] 。 <ref>[[王建清．包装材料学：中国轻工业出版社，2009：145]]</ref>
'''环境温度'''
对于聚合物材料，环境温度高，大分子链活动能力强，透气率k增大。k与温度的关系符合 [[ 阿伦尼乌斯方程 ]] ：{| class="1" style="float:right; margin: -10px 0px 10px 20px; text-align:left"|<center>'''弯曲预应变法原理图'''<br><imgsrc="3 " width="280"></center><small> 圖片來自4</small> |}
k= Aе-E /（RT）
式中 k—— [[ 透气率]]
A——常数
E——渗透 [[ 活化能 ]] ，其单位为J·mol-1
R—— [[ 摩尔气体常数 ]] ，约为8.314J/mol·K
T—— [[ 热力学温度 ]] ，单位K
渗透 [[ 活化 能E 能]]E 随介质和极性的增大而增大，随聚合物的 [[ 内聚能密度 ]] 增大而增大。当温度升高时，聚合物对气体和水蒸气的 [[ 透过率 ]] 增大。由此可见温度越高， [[ 聚合物材料 ]] 耐化学性越差。
'''相对湿度'''
由环境相对湿度的变化而引起聚合物透气率的改变只发生在含有羟基或酰胺基的聚合物中，表现为随着相对湿度的增加，聚合物的透气率增加，如 [[ 乙烯-乙烯醇共聚物 ]] （EVOH）、 [[ 聚乙烯醇 ]] （PVA）、 [[ 聚酰胺 ]] （PA）都为阻气性材料。当环境的相对湿度提高后，含有亲水 [[ 基团 ]] 的材料含水率增加，使它们的阻气性急剧下降。出现这种现象的原因是水分子与包装材料中的 [[ 羟基 ]] 或酰胺基形成 [[ 氢键 ]] ，造成 [[ 主链松弛 ]] ，使阻气性下降。
==表征方式==
'''环境应力龟裂'''
对于聚合物材料，当材料处于某种环境介质中时，往往会比在空气中的 [[ 断裂应力 ]] 或曲服应力低得多的负载应力下发生龟裂。这种龟裂就称为环境应力龟裂 （environmental stress cracking）也简称为ESC，而对环境应力的耐受性能称为耐环境应力龟裂（environmental stress cracking resistance），简称ESCR。
环境应力 [[ 龟裂 ]] 在聚合物材料中是一种普通现象，其具有以下特点：
#它是一种从表面开始发生破坏的 [[ 物理现象 ]] ，从宏观上看呈脆性破坏，但若用 [[ 电子显微镜 ]] 观察，则属于 [[ 韧性 ]] 破坏。#不论负载应力是单轴方式或是多轴方式，它总是在比空气中的 [[ 屈服应力 ]] 更低的应力下发生龟裂 [[ 滞后 ]] 破坏。#龟裂的尖端部位存在着 [[ 银纹 ]] 区（Crazing zone）。#与 [[ 应力腐蚀开裂 ]] 不同，材料并不发生化学变化。
#与金属的Rebinder效应不同，在发生龟裂的前期状态中屈服应力不降低。
“环境介质”包括液体、气体及固体，即材料所处的化学环境，所以材料的耐环境应力龟裂性能直接反应了材料的耐化学性的强弱。在实用中材料的环境介质主要是溶液、有机溶剂等，所以一般的耐环境应力龟裂测定法中只考虑“环境液体”。
'''耐环境应力龟裂测定法'''
聚合物材料的耐环境应力龟裂性能的测定方法因材料种类或使用场景不同而各异，常见材料的耐环境性能测试方法有相应的国家标准，如聚乙烯样品可采用GB/T-1842-2008标准进 行测试，吹模制聚乙烯容器抗环境应力裂纹的测试可采用ASTM D2561-1995标准。 <ref>[8[李玉娥, 者东梅, 胡法, 等. 聚乙烯耐环境应力性能评价方法的关联性(J). 塑料, 2017, 46(3): 62-64.]] </ref>
在各类测试方法中，均需将样片制备成标准样品，对其施加恒定的应力或恒定的应变置于特定的液体环境中（如酸、碱、 [[ 盐溶液 ]] 、 [[ 润滑油 ]] 、 [[ 胶粘剂 ]] 、 [[ 垫圈材料 ]] 、 [[ 清洁剂 ]] 、 [[ 食品 ]] 、 [[ 室内装潢材料 ]] 等等），并对样品的特定参数（例如银纹数量、最大银纹尺寸、破损时间、屈服强度、屈服时间、断裂时间等）进行分析，通过对比不同样品的特定参数得知其耐化学性的相对强弱。 <ref>[7[日本高分子学会编，朱洪法译．高分子材料的试验方法及评价：化学工业出版社，1988：240]] </ref>
按照对样品施加的应力恒定或应变恒定可大致将测定方法分为恒定应变法和恒定加载法两类。
恒定应变法对待测 [[ 样品 ]] 持续施加恒定的应变，并将其浸到试验用环境液中测定其耐环境应力龟裂性能。 [9] 弯曲预应变法：将待测 [[ 样条 ]] 先在特定的测试夹具上弯曲至特定 [[ 应变 ]] 水准（通常0%、0.5%、1.0%以及1.5%应变），接着将预测试的化学药剂施加于样条的最高应变区域上。样条在特定测试时间内一直持续地暴露于应变和 [[ 化学药剂 ]] 下研究其耐环 境应力龟裂性能。 <ref>[9[ISO 4599-1997 塑料.耐环境应力龟裂的测定]] </ref>
拉伸预应变法：使用能施加恒定拉伸预应变的拉伸机给样条施加恒定的拉伸应变，将预测试的化学药剂施加于样条上研究其耐环境应力龟裂性能。
'''耐环境应力龟裂测定的应用'''
聚合物材料的研发和生产中均需要对材料的性能进行测定，通过对材料耐环境应力龟裂性能的测定可以了解材料在制备、加工过程中反应温度、 [[ 反应时间 ]] 、 [[ 引发剂 ]] 比例、 [[ 添加剂 ]] 种类、 [[ 混炼 ]] 时间、材料形状等因素对材料耐环境性能的影响，从而可以指导研发生产出更高性能的材料。 '''视频''' '''耐化学品性能''' {{#iDisplay:g0507rcav59 | 560 | 390 | qq }} ==参考文献=={{Reflist}}