Таблица 1 — ОБЩЕЕ РУКОВОДСТВО ПО ХИМИЧЕСКОЙ СТОЙКОСТИ ПОЛИПРОПИЛЕНА
Автор перевода: К. В. Венжега
Автор статьи: Неизвестный сотрудник технического отдела компании LyondellBasell Industries
Источник (англ.): Chemical Resistance of Polypropylene
Как общий класс материалов, полиэтилен (ПЭ) и полипропилен (ПП) известны своей превосходной устойчивостью к агрессивным химическим средам. Это свойство привело к успешному использованию полиолефинов в таких областях, как химические резервуары, промышленные трубопроводы, автомобильные аккумуляторы, лабораторная посуда и т. д. Способность измерять и прогнозировать химическую стойкость чрезвычайно важна. Существует два основных типа химической «атаки»; сольватация и химическая реакция.
Сольватация происходит, когда химическое вещество либо растворяет полимер, либо абсорбируется, вызывая набухание и/или размягчение полимера, часто в сочетании с измеримым изменением веса. В этом случае в полимере не происходит никаких химических изменений, и в очень мягких случаях, когда набухание минимально, оно может быть даже обратимым.
Когда происходит химическая реакция, происходит изменение химической структуры полимера, часто вызывающее изменение молекулярной массы и потерю физических свойств.
Другой родственный механизм — растрескивание под воздействием окружающей среды (ESC). Хотя ЭСК часто называют химическим воздействием, оно представляет собой очень сложную комбинацию пластификации, миграции, напряжения низкого уровня и механического разрушения, инициируемого воздействием определенных классов жидкостей, в первую очередь поверхностно-активных веществ (мыла). ESC — это механизм отказа, часто встречающийся при PE. В отличие от PE, PP в самом строгом его определении не подвержен ESC. Воздействие определенных жидкостей, таких как отбеливатель (гипохлориты), вызывает выход из строя ПП, который напоминает ЭСК и часто описывается соответствующим образом. Однако поломка вызвана сильным окислительным действием отбеливателя, который приводит к разрушению и выходу полипропилена из строя.
Температура воздействия является еще одним ключевым фактором из-за повышенной подвижности многих химических молекул и увеличения скорости реакции при повышенных температурах. Способность растворителей диффундировать в полимер также увеличивается с повышением температуры. Во многих случаях уровень напряжения, приложенного к детали, может увеличить скорость воздействия химических веществ или растворителей. Наконец, по мере увеличения концентрации или силы химических веществ стойкость полимера обычно снижается.
Существует множество процедур лабораторных испытаний для оценки потенциального воздействия химических веществ на полипропиленовые контейнеры из других формованных деталей, включая ASTM D 542, Стандартный метод испытаний пластмасс на стойкость к химическим реагентам
и ASTM D 5419, Метод испытаний на ESCR пластиковых крышек с резьбой
. Кроме того, многие формовщики, изготовители и конечные пользователи разработали очень специфические процедуры для определения пригодности к воздействию. Хотя лабораторные испытания могут дать относительное представление о характеристиках материалов или марок продукции, они имеют ограниченную ценность для прогнозирования фактических характеристик конечного использования, если не были проведены обширные корреляционные исследования. Если испытания проводятся с использованием лабораторных образцов, переменные, обусловленные «реальной» геометрией детали, такие как распределение материала и степень напряжений при формовании и их влияние, не принимаются во внимание. Другой переменной является состав реагентов, используемых в тесте, поскольку в большинстве случаев используются смеси различных продуктов, а не чистые химические вещества, используемые в лаборатории. Нередко наблюдаются различные степени синергизма, при которых смеси могут вести себя более антагонистично, чем отдельные компоненты.
Обычно считается, что к любому воздействию полипропилена в средах, содержащих сильные окислители, галогенированные и ароматические углеводороды, а также некоторые кетоны и эфиры, следует относиться с осторожностью. Кислоты, щелочи, спирты, детергенты, низшие кетоны, альдегиды и водорастворимые соли обычно не считаются антагонистами. Таблица 1 представляет собой общее руководство по стойкости полипропилена к различным реагентам. Производительность зависит от используемого метода испытаний и других переменных, встречающихся в практическом применении, таких как температура, приложенные нагрузки, синергизм химических веществ и напряжения при формовании, которые необходимо учитывать при оценке эксплуатационных характеристик изделия. Как правило, предпочтителен выбор продукта с максимально возможной молекулярной массой (самым низким показателем текучести расплава). Внимание к конструкции детали и заполнению/охлаждению формы также важно для минимизации напряжений при формовании и возможных повышений напряжений, которые могут ускорить разрушение. Во всех случаях настоятельно рекомендуется провести тестирование на реальных деталях для проверки ожидаемых эксплуатационных характеристик.
Таблица 1 — ОБЩЕЕ РУКОВОДСТВО ПО ХИМИЧЕСКОЙ СТОЙКОСТИ ПОЛИПРОПИЛЕНА