Химическое повреждение ПВХ и защита

PVC (поливинилхлорид) — это широко используемый синтетический материал. Благодаря своим превосходным физическим и химическим свойствам он играет важную роль во многих областях, таких как строительство, трубопроводы и упаковка.

Однако его химическая стабильность не абсолютна, и некоторые специальные химические вещества могут нанести ему значительный ущерб. Сильные окислители, ароматические углеводороды и галогенированные углеводороды — три типичных химических вещества, которые могут повредить PVC. ​

1. Окислительная деградация PVC сильными окислителями​
Сильные окислители, такие как концентрированная азотная кислота и отбеливатели, содержащие хлор, повреждают PVC из-за их сильных окислительных свойств.

Концентрированная азотная кислота, как сильная неорганическая кислота, обладает высокой способностью принимать электроны и может реагировать с атомами углерода в молекулярной цепи PVC, разрушая углерод-углеродные и углерод-хлорные связи.

Во время реакции азотная кислота окисляет атомы углерода в молекулярной цепи PVC, увеличивает их валентность, разрушает молекулярную цепь и разлагает первоначальную структуру длинной цепи с высоким молекулярным весом на мелкие молекулярные фрагменты, что приводит к значительному снижению механических свойств материала PVC, таких как уменьшение прочности, потеря упругости, хрупкость и склонность к растрескиванию.

Отбеливатели, содержащие хлор, такие как раствор гипохлорита натрия, выделяют гипохлорит-ионы с сильными окислительными свойствами в водном растворе. Гипохлорит-ионы могут атаковать ненасыщенные связи и слабые связи в молекулярной цепи PVC, вызывая реакции окислительной деградации, что приводит к изменению цвета и хрупкости материалов PVC.

В реальной жизни, если трубы из PVC используются для транспортировки жидкостей, содержащих сильные окислители, такие как неразбавленные концентрированные растворы азотной кислоты, трубы будут корродировать и перфорироваться в течение короткого времени, что приведет к утечке жидкости и создаст угрозу безопасности. ​

2. Вздутие и повреждение напряжением PVC ароматическими углеводородами​
Ароматические углеводороды, представленные бензолом и толуолом, в основном повреждают PVC в виде вздутия и растрескивания под напряжением. PVC является полярным полимерным материалом, тогда как бензол и толуол — неполярные органические растворители.

Согласно принципу «подобное растворяет подобное», хотя PVC не полностью растворяется в бензоле и толуоле, молекулы бензола и толуола могут проникать в промежутки между молекулярными цепями PVC. По мере проникновения молекул ароматических углеводородов расстояние между молекулярными цепями PVC увеличивается, межмолекулярные силы ослабевают, и материал набухает.

После набухания внутренняя структура материала PVC становится рыхлой, и при воздействии внешних сил, таких как внутреннее давление трубы, механическая вибрация и т. д., внутри материала возникает концентрация напряжений. Из-за структурных изменений, вызванных набуханием, материал не может эффективно распределять напряжение, что приводит к образованию трещин в местах концентрации напряжений.

Со временем трещины продолжают расширяться, что в конечном итоге приводит к растрескиванию под напряжением. В некоторых промышленных сценариях, если резервуар из PVC используется для хранения органических растворителей ароматических углеводородов, таких как бензол или толуол, через некоторое время на поверхности резервуара будут заметны явные вздутия и деформации, а в тяжелых случаях появятся трещины, что приведет к утечке растворителя. ​

3. Усиленное набухание и растрескивание PVC галогенированными углеводородами​
Галогенированные углеводороды, такие как хлороформ и тетрахлорид углерода, имеют схожий механизм воздействия на PVC с ароматическими углеводородами и также могут вызывать набухание и растрескивание под напряжением. Хотя галогеновые атомы (например, атомы хлора) в молекулах галогенированных углеводородов придают молекулам определенную полярность, общая полярность остается слабой, и они все же могут взаимодействовать с молекулами PVC и проникать в молекулярные цепи PVC.

В отличие от ароматических углеводородов, галогеновые атомы в молекулах галогенированных углеводородов могут также взаимодействовать с атомами хлора в молекулярных цепях PVC, дополнительно влияя на молекулярную структуру и свойства PVC. Это взаимодействие усиливает повреждение между молекулярными цепями PVC, делая набухание и растрескивание под напряжением более серьезными.

В лабораторных условиях образец PVC был погружен в раствор хлороформа. Через несколько часов можно наблюдать значительное набухание образца и огрубление поверхности. По мере увеличения времени погружения образец постепенно трескается и ломается. ​

4. Защитные меры для материалов PVC​
Для предотвращения повреждения материалов PVC этими химическими веществами необходимо принять ряд профилактических мер в практическом применении.

Прежде всего, при выборе среды использования изделий из PVC следует полностью изучить химический состав контакта и избегать прямого контакта PVC с сильными окислителями, ароматическими углеводородами и галогенированными углеводородами.

Во-вторых, в некоторых сценариях, где контакт невозможно избежать, материал PVC можно обработать поверхностно, например, нанести покрытие, устойчивое к химическим веществам, чтобы повысить его способность противостоять химической коррозии. Кроме того, разработка новых модифицированных материалов PVC и улучшение их химической стабильности путем химической модификации также является важным способом решения этой проблемы. ​

Понимание разрушительных эффектов сильных окислителей, ароматических углеводородов и галогенированных углеводородов на PVC имеет большое значение для рационального использования материалов PVC и обеспечения безопасной и стабильной работы связанных продуктов и объектов.

Глубокое изучение механизма взаимодействия между этими химическими веществами и PVC позволит принять более эффективные защитные меры, расширить область применения материалов PVC и сделать их более полезными в различных областях.

Наша платформа соединяет сотни проверенных китайских поставщиков химической продукции с покупателями по всему миру, способствуя прозрачным сделкам, лучшим бизнес-возможностям и высокоценным партнерствам. Независимо от того, ищете ли вы массовые товары, специализированные химикаты или услуги по индивидуальной закупке, TDD-Global заслуживает доверия как ваш первый выбор.