非金属结构材料的耐蚀性.ppt

第五章非金属结构材料的耐蚀性
非金属材料分为无机非金属材料和有机材料
无机非金属主要有陶瓷、搪瓷、玻璃、水泥、石墨等;
有机材料主要是高分子材料,包括塑料、橡胶(合成橡胶和天然橡胶)、涂料、纤维、粘合剂等。
非金属材料的优点:良好的耐蚀性,来源丰富,价格低廉,多数经改性后能达到较好的机械性能;
非金属材料的缺点:物理机械性能差异大,耐热性、导热性差、加工技术不成熟。
第一节高分子材料的特性和影响因素
一、有机高分子材料的一般特性
基本概念:以C、H为主体且分子量大于10000的化合物称为有机高分子,它是由单体聚合而生成的合成聚合物。
如聚乙烯、聚氯乙烯等
2. 影响高分子材料主要性能的内在因素:
(1)化学结构:线型聚合物在合适的介质中可溶胀、溶解,加热软化;体型聚合物只能溶胀不能溶解,加热不软化(到一定温度会分解),热固性。
(2)组成(主要是官能团);
(3)构形与构象,
(4)分子量大小与分布
(5)添加剂。
二、高分子材料的腐蚀特征:
:
(1)金属是导体,大多数金属腐蚀为电化学腐蚀,高分子材料一般不能导电,因此高分子材料的腐蚀老化不是电化学腐蚀,不能用电化学规律解释。
(2)金属材料的腐蚀多发生在界面上,一般由外而内进行(晶间腐蚀与应力腐蚀例外);而高分子材料的老化大多为介质向材料内部渗透扩散引起。
:
(1)渗透与溶胀、溶解
介质的渗透是浓度差引起的扩散运动造成
的,因此与介质分子大小、高分子材料的孔隙
率、孔径分布及亲和力有关。一般,介质分子
越小,渗透性越好;无定形线性分子渗透率较
高,晶态及交联聚合物渗透性较差;孔隙率下
降,渗透性下降。
介质分子渗入高分子内部使链段间作用力减弱,
间距增大,从而引起高分子材料宏观上的体积、重量
的增加,这种现象叫溶胀。对于线性无定形聚合物充
分溶胀可以进一步使其溶解,而对于体型或交联结晶
聚合物只能溶胀不能溶解。
溶胀溶解遵循极性相似原则。P124
(2)化学裂解(氧化与水解)
渗入内部的介质与大分子发生化学反应——特
别是氧和水具有很大的渗透能力和反应活性从
而发生氧化、水解,使大分子链(主链)断
裂,特别是在高温(>150℃)或光的作用下。
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(3)老化:高分子材料在阳光(紫外线)、湿度、温度及大气中的其他组分的综合作用下,性能逐渐变坏以致丧失使用价值的现象叫老化。
(4)应力腐蚀开裂:高分子在腐蚀介质和应力共同作用下,其质量变化率比无负荷时大,耐蚀性能急剧下降,在某些条件下也能发生类似金属应力腐蚀破裂的现象。
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:
与金属相比,高材强度低,耐热性差,导
热系数小,膨胀系数大(金属的5~10倍,无机
材料的15~20倍);与金属有类似的应力—应
变曲线,但强度低且下降明显,常伴有高弹形
变、塑性形变,伸长率大;材料不均一性大。
高聚物的三态:玻璃态,高弹态,粘流态
线形高聚物有三态,玻璃态时,只有主链伸长链
角的变化;高弹态链段运动;粘流态分子链运动滑
移。晶态聚合物在<Tf时,始终呈现硬性固体状,无
高弹态;交联网状聚合物则无熔点,达到一定温度时
分解。
第二节耐腐蚀高分子材料
一、硬聚氯乙烯(PVC)塑料:
聚氯乙烯按是否添加增塑剂分为软硬
PVC,不添加或极少量添加(<5%)增塑剂的
为硬聚氯乙烯,可作为结构材料,具有一定的
机械强度,焊接成型性良好。PVC为线性无定
形聚合物,结晶度<10%。