在设计与接触强化学品长时间的聚合物部件时,工程师们必须选择具有越高抗化学性能越好的塑料类型。请阅读以下文章以了解更多影响抗化学性能的因素、常见抗化学性塑料类型以及它们的应用。
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1. 塑料是否具有抗化学性能?
一些塑料具有出色的抗化学性能。这种特性还取决于塑料的化学分子结构。
化学上稳定的塑料被广泛应用于多个领域,如机械设备、化学品储存桶、防护膜、半导体、航空航天和电子行业。为了实现高安全性能,工程师们必须设计基础设施,使其能够抵御与腐蚀性化学品的接触。
2. 塑料化学抗性能
抗化学性能是用来描述材料抵抗化学物质影响的能力的术语。如果材料的抗化学性能不好,将表现出变色、膨胀或变软等现象,导致失去机械特性和使用能力。
2.1. 影响塑料抗化学性能的因素
以下是影响塑料抗化学性能的因素信息。这些因素包括温度、化学品浓度、接触时间、机械负载、气候影响、环境应力裂纹和电导率。
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温度:塑料化学抗性通常随着温度升高而降低。因此,这种特性可以用于预测塑料的长期表现。假设您可以测试在比所需温度更高的温度下的储存情况。在这种情况下,可以预测塑料在所需温度下与化学环境长时间接触时会产生什么反应。
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化学品浓度:一些化学品以溶液形式与水一起保存,而不是以纯形式使用。重要的是选择一种能够耐受任何浓度的化学品的抗化学性塑料。化学品浓度越高,对塑料材料的破坏能力越强。
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时间:在选择塑料材料之前,考虑这个零件将与化学品接触的时间。即使抗化学性的聚合物也可能在长时间接触后开始分解。
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天气影响:一些类型的塑料长时间暴露在阳光和户外天气下会在生理和化学方面发生变化。最终结果可能是变色,变脆和失去机械特性。这也会影响它们的抗化学性。
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环境应力裂纹:环境应力裂纹是指塑料在内外力的影响下发生的裂纹。内部应力在生产和加工过程中施加在塑料上。外部压力是由机械负载产生的。因此,当化学品破坏塑料的结构时,塑料材料可能会变薄并形成蜘蛛网状裂纹。
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导电性:在许多应用中,塑料必须具有良好的导电性和良好的抗化学性。这些特性在选择适用于存储低闪点化学品(如燃油,汽油或润滑油)的适当塑料时非常重要。
2.2. 综合表格显示不同种类塑料化学抗性
3. 抗化学塑料
3.1. 五种常见抗化学塑料
PTFE(聚四氟乙烯)
PTFE,有时称为聚四氟乙烯,是一种由碳和氟原子合成的耐用且有弹性的氟聚合物。当被成型成复杂形状时,这种化合物会弯曲而不会断裂。
除了其弹性之外,PTFE被认为是最具抗化学性的塑料之一,具有出色的抗天气影响能力。只有有机卤化合物,如三氟化氯(ClF3)、氧二氟化物(OF2)、熔融的碱金属和气态氟等卤素化合物,才能在高温下使其发生变化。
此外,PTFE具有优异的电性质、低介电常数、低摩擦系数和高耐热性。它也具有良好的机械特性,但比标准工程塑料稍弱。然而,将这种材料与一些其他化合物结合使用已弥补了这些缺点。
因此,PTFE是抗化学性部件的理想选择,可以在生产过程中保持其弹性。PTFE的典型应用包括:
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厨房用品:用于涂覆锅、防粘锅。
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医疗:用于制作人造身体部件,如心脏搭桥、心脏修补片或连接线。
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机械:用于制造机械零件,如插头、齿轮、泵零件、管道衬里、接头、滑板、防粘表面、O型环和锯片。
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电子:用作电缆和柔性电路板中的绝缘材料。
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化学品:用作管束、膨胀槽和反应器内层涂层,主要与酸、碱或其他化学品接触的地方。
PEEK (Polyetheretherketone)
PEEK,又称聚醚醚酮,是一种具有强抗化学品、盐水和水蒸气能力的塑料。PEEK材料即使在高温下也保持硬度。PEEK在接触火源时产生较少烟雾和有毒气体,因此在高温应用的工业中得到广泛应用。
PEEK具有出色的机械性能和尺寸稳定性。它易于加工,可以制成复杂的形状。PEEK以板材、棒材和管材的形式存在,具有多种颜色和等级变体,并在制造业中有多种应用,例如:
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食品和饮料:用于储存食品、油脂以及食品加工。
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航空航天:用于制造发动机零件和内部装饰,以减少排放和烟雾。
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医疗:用于制造医疗器械,如牙科注射管、无菌盒和植入物。
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电子:用作半导体材料,用于半导体设备和电连接器。
PVC (Polyvinyl Chloride)
PVC (Polyvinyl Chloride)是一种具有耐热性和韧性的热塑性塑料。它的制造非常简单,容易与溶剂和粘接剂结合。PVC还可以与其他成分结合,因此它是制作配件和阀门的理想塑料。
PVC具有不同颜色和级别,因此设计师在选择抗化学品材料时有多种选择。由于其价格便宜,并且广泛用于苛刻环境下的管道应用,因此工程师们已经能够随着时间的推移改善PVC的抗化学品特性。
目前,PVC是许多工业的关键原料:
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建筑业:用于制造管道和配件,电缆导管和服务,内外墙板,地板或墙面覆盖。
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医疗:用于制造人造皮肤以治疗烧伤,输血和血清袋,手术手套和检查等。
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电子:用作电子导线的绝缘材料。
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家用电器:用于制造围裙,淋浴帘,雨衣,喷灌器,外套和运动包等。
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汽车:用于制造控制面板和门槛,车门板和内袋,座椅套,防泥板,外部模具和保护条。
HDPE (Polyethylene mật độ cao)
HDPE, viết tắt của High Density Polyethylene, 是一种具有优异耐腐蚀和抗化学品能力的热塑性塑料。其低吸湿性有助于增强其抗化学性能。
HDPE的其他显著特性包括高熔点、柔韧性和低成本。它具有线性结构,分支较少,导致更强的分子结构和更高的强度。
HDPE是最高级别的抗化学品塑料之一,可用于各种领域,如:
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建筑:用于基础设施建设和公共空间以及军事工程。
- 纺织品:用于制作织物、绳索、渔网和运动网。
- 管道:用于制作水管法兰、轻型储罐、电缆保护和海水管道。
- 食品包装:用于生产塑料桶、液体瓶、大容器等。
PP (Polypropylene)
PP (polypropylene) 是一种具有低成本和高抗应力裂纹能力的抗化学品塑料。PP 也很容易成型,易于焊接,同时保持了刚性和强度。它对稀酸、醇和碱等化合物具有较低的耐受性,但能抵抗酮、酯、烃和醛等物质的影响。
PP 塑料的缺点之一是其相对较低的熔融点为 120°C,远低于此列表中其他材料的熔融点。然而,它仍然具有广泛的应用,包括:
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消费品:用于制作玩具、椅子、食物托盘或外套。
- 户外设备:用于阳台、雨篷、游乐设备、屋顶板和防风板。
- 汽车:用于制作门框、仪表板、挡泥板、蓄电池盒、托盘、盒子等。
- 医疗:用于生产注射器、医用瓶、诊断设备、药盒等。
- 纺织品:用于制作短纤维和胶带。
3.2. 耐化学品塑料的应用
耐化学品塑料的应用实际上非常多样,不仅取决于其抗化学品能力,还取决于其机械特性、耐热性和柔韧性。耐化学品塑料的主要应用包括:
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化学品储存槽
- 管道
- 机械、电子和食品设备部件
- 实验室设备
- 人造身体部件
- 医疗设备
在设计、制造和生产用于苛刻环境的部件时,选择最适合的耐化学品塑料至关重要。一些聚合物对高温和紫外线的抵抗能力比其他类型更好,而其他类型则更能抵抗湿气吸收和断裂。
工程师必须仔细选择以确保材料符合应用标准。对产品进行测试是确保兼容性的良好方式。进行多种测试将为工程师提供关于产品性能的全面了解。
耐化学品塑料的能力在设计储存设施或直接接触化学品的机械时应优先考虑。最常见的耐化学品塑料包括聚四氟乙烯(PTFE)、聚醚醚酮(PEEK)、聚氯乙烯(PVC)、高密度聚乙烯(HDPE)和聚丙烯(PP)。这些塑料种类在各行业中都有重要应用。希望本文的信息能帮助您选择适合您项目的塑料种类。