Az extrudált polietilén megőrzi szerkezeti integritását, amikor savakkal, lúgokkal, alkoholokkal és a legtöbb szerves oldószerrel érintkezik, a nem{0}}poláris molekulaszerkezete révén. Ez a kémiai tehetetlenség a polimer egyszerű szén-{2}}hidrogén-vázából ered, amelyből hiányoznak a reaktív helyek, amelyeket az agresszív vegyszerek általában megtámadnak.
A polimer védekező mechanizmusa másként működik, mint amire számítani lehetett. Ahelyett, hogy védőréteget képezne vagy semlegesítené a veszélyeket, a polietilén egyszerűen nem kínál reakciót a legtöbb vegyszer számára. A hidrogénhez kötődő szénatomok hosszú láncai olyan kémiailag stabil molekulaszerkezetet hoznak létre, hogy az erős savak és bázisok hatás nélkül áthaladnak rajta.
Az extrudált polietilén kémiai ellenállásának molekuláris alapja
Az extrudált polietilén vegyszerállósága alapvető szerkezetében ered: ismétlődő etilénegységek (C2H4), amelyek hosszú szénhidrogénláncokká polimerizálódnak. A legtöbb LDPE, MDPE és HDPE minőség kiváló vegyszerállósággal rendelkezik, ami azt jelenti, hogy nem támadják meg erős savak vagy erős bázisok, és ellenállnak a gyengéd oxidálószereknek és redukálószereknek.
A poláris funkciós csoportok hiánya magyarázza ezt a figyelemre méltó stabilitást. Az észterkötéseket, amidkötéseket vagy hidroxilcsoportokat tartalmazó polimerektől eltérően a polietilén tisztán szénhidrogén felülettel rendelkezik. A polietilén (LDPE és HDPE) a legtöbb vegyszerrel kompatibilis, és ellenáll az erős savaknak, lúgoknak, redukálószereknek és gyengéd oxidálószereknek. A kémiai támadásokhoz reaktív területekre van szükség, és a polietilén egyszerű szerkezete feltűnően kevés.
Crystallinity amplifies this inherent resistance. The polymer exists as a semi-crystalline material where ordered crystalline regions alternate with disordered amorphous zones. HDPE is more rigid due to high crystallinity (>90%), és alacsony hőmérsékleten is szívósságot mutat. A kristályos domének elég szorosan tömődnek ahhoz, hogy a legtöbb kémiai molekula ne tudjon behatolni, míg az amorf régiók, bár hozzáférhetőbbek, mégis ellenállnak a támadásoknak a láncok nem-poláris természete miatt.
A sűrűség változása a polietilén fajták között az elágazás és a kristályosság eltérő fokát tükrözi. A nagy -sűrűségű polietilén (HDPE) minimális elágazást és 60-80%-ot meghaladó kristályosodást mutat, így sűrűbb, át nem eresztő szerkezetet eredményez. Az alacsony sűrűségű polietilén (LDPE) több elágazási pontot tartalmaz, és 50-60% körüli kristályosságot mutat, ami kissé eltérő vegyszerállósági jellemzőket kínál magasabb hőmérsékleten.
A vegyszerállósági teljesítmény kategóriái
Az immunosztály: átfogó rezisztencia
A PE-t gyakorlatilag nem érintik a savak, lúgok, alkoholok és a legtöbb szerves oldószer, így ideális olyan alkalmazásokhoz, amelyek vegyi expozícióval járnak, és ez az ellenállás kiterjed a szokásos mezőgazdasági vegyszerekre és ipari tisztítószerekre is.
A pH-spektrumon átívelő savak minimális kölcsönhatást mutatnak a polietilénnel. A tömény kénsav, a különböző koncentrációjú sósav és a foszforsav fenntartja a polietilén integritását szobahőmérsékleten. A polimer bázikus helyek hiánya megakadályozza a protonálódást, míg a könnyen oxidálódó csoportok hiánya blokkolja a sav-katalizált lebomlását.
Az alapok hasonlóképpen nem támadják meg a szerkezetet. A nátrium-hidroxid-oldatok, a kálium-hidroxid és az ammónium-hidroxid nagy koncentrációban érintkezésbe lépnek a polietilénnel anélkül, hogy duzzadást, repedést vagy mechanikai tulajdonságok elvesztését okoznák. A savas hidrogénatomok vagy észterkötések hiánya kiküszöböli azokat az elsődleges mechanizmusokat, amelyeken keresztül a bázisok jellemzően lebontják a polimereket.
Az alkoholok a metanoltól a nagyobb molekulatömegű változatokig kiváló kompatibilitást mutatnak. Ezek a poláris oldószerek, amelyek könnyen megtámadnak sok műszaki műanyagot, minimális kölcsönhatásba lépnek a polietilén nem-poláris felületével. Ez az ellenállás kiterjed az ipari feldolgozás során gyakran előforduló glikolokra és poliolokra is.
A sérülékeny zóna: duzzadó szerek és lágyítók
Nem minden kémiai expozíció hagyja érintetlenül a polietilént. Bizonyos szerves oldószerek kölcsönhatásba lépnek a polimerrel, nem pedig kémiai mechanizmusokon keresztül. Bizonyos típusú vegyszereket a polietilén különböző mértékben abszorbeál, ami duzzanatot, tömegnövekedést,{2}}lágyulást és némi folyáshatár-csökkenést okoz, bár ezek a lágyító anyagok nem okozzák a gyanta tényleges kémiai lebomlását.
Az aromás szénhidrogének a duzzadószerek legjelentősebb osztályát képviselik. A benzol, a toluol és a xilol behatol az extrudált polietilén amorf tartományaiba, méretváltozásokat és tulajdonságváltozásokat okozva. Az aromás szénhidrogének, például a benzol erős lágyító hatásúak, míg mások, például a benzin gyengébb hatást fejtenek ki. Az abszorpciós folyamat reverzibilis marad - az oldószer eltávolítása lehetővé teszi, hogy a polimer visszanyerje eredeti méreteit, és a tulajdonságok sértetlenek legyenek.
A klórozott oldószerek, például a metilén-klorid és a kloroform hasonló duzzadási hatást fejtenek ki. Ezek a penetránsok amorf régiókba diffundálnak, növelve a szabad térfogatot a polimerláncok között. A kölcsönhatás nem szakítja meg a kémiai kötéseket, hanem ideiglenesen megváltoztatja a mechanikai tulajdonságokat fizikai elmozdulás révén.
Az alifás szénhidrogének köztes viselkedést mutatnak a molekulatömegtől függően. Az alacsonyabb molekulatömegű alkánok enyhe duzzanatot okozhatnak, míg a nehezebb kőolajfrakciók minimális kölcsönhatásba lépnek. A benzin és a dízel üzemanyagok mérsékelt hatást fejtenek ki, amelyek a hőmérséklettől és az expozíció időtartamától függően változnak.
A lágyítás reverzibilis természete különbözteti meg a degradációtól. Egyes lágyítók kellően illékonyak ahhoz, hogy ha eltávolítják őket a polietilénnel való érintkezésből, az alkatrész "kiszárad" és visszaáll eredeti állapotába anélkül, hogy elveszítené tulajdonságait. Ez a jellemző lehetővé teszi, hogy a polietilén alkatrészek visszanyerjék funkcionalitásukat az oldószerrel való érintkezés befejezése után, bár az érintkezés során fellépő méretbeli instabilitás korlátozhat bizonyos alkalmazásokat.
A kritikus kivétel: Oxidálószerek
Az oxidálószerek az egyetlen olyan anyagcsoport, amely képes kémiailag lebontani a polietilént. Ellentétben a duzzadó szerek fizikai kölcsönhatásaival vagy a savak és bázisok nem -kölcsönhatásaival, az oxidálószerek valódi kémiai reakciókat indítanak el, amelyek tartósan megváltoztatják a polimer szerkezetét.
Az erős oxidálószerek szabad gyökös mechanizmusokon keresztül támadják meg az extrudált polietilént. Az erősebb oxidálószerek, mint az ózon vagy a klórgáz idővel oxidációt és a polimerlánc lebomlását okozhatják, különösen, ha magas hőmérsékletnek vannak kitéve. Az oxidációs folyamat a polimer vázból történő hidrogén elvonásával kezdődik, és olyan gyökhelyeket hoz létre, amelyek láncszakadáson és keresztkötési reakciókon keresztül terjednek.
A salétromsav magas koncentrációban mutatja ezt az oxidatív támadást. A műanyag HDPE kis koncentrációban (30% alatt) elviseli az enyhe oxidálószereket, például a hidrogén-peroxidot, csekély mértékben vagy egyáltalán nem bomlik, de az erősebb oxidálószerek, például az ózon vagy a klórgáz láncbontást okozhatnak. A savasság és az oxidálóképesség kombinációja olyan körülményeket teremt, ahol a polietilén fokozatosan sárgul, törékennyé válik és elveszti a mechanikai szilárdságát.
A klórozott víz gyakorlatilag fontos oxidatív környezetet képvisel. Az extrudált polietilén hajlamos az oxidatív lebomlásra, ha klórozott víznek van kitéve, mechanikai PE csőtörés esetén az anyag tulajdonságaitól, a nyomástól, a hőmérséklettől, a víz pH-jától, a szabad klórkoncentrációtól és az expozíciós időtől függően. A települési vízkezelési koncentráció ritkán okoz gyors meghibásodást, de a hosszú, -évekig tartó expozíció felhalmozhatja a károkat.
A permanganát oldatok, a krómsav és az erős peroxid koncentrációk hasonló oxidatív lebomlást indítanak el. Az arány a koncentrációtól, a hőmérséklettől és a polimer minőségétől függ. A HDPE magasabb kristályossága némi védelmet nyújt azáltal, hogy korlátozza az oxidálószer behatolását a felületi területekre, míg az LDPE nyitottabb szerkezete lehetővé teszi a mélyebb behatolást.
A hőmérséklet mint ellenállásmódosító
A vegyszerállósági besorolások általánosan tartalmazzák a hőmérsékleti előírásokat, mivel a hőenergia alapvetően megváltoztatja a kölcsönhatás kinetikáját. A szabványos ellenállási diagramok általában 70 °F (21 fok) és 140 °F (60 fok) mellett mutatják be a viselkedést, ami a legtöbb polietilén alkalmazás gyakorlati hőmérséklet-tartományát tükrözi.
A HDPE csövek működési hőmérsékleti tartománya jellemzően -40°F (-40°) és 140°F (60°F) között van, a szabványos HDPE-nél 140°F feletti hőmérséklet-degradáció és szerkezeti veszteség kezd bekövetkezni. Ez a felső határ nem az olvadást jelenti - a HDPE 248-266 F között olvad -, hanem azt a hőmérsékletet, ahol a mechanikai tulajdonságok romlanak és a kémiai támadás felgyorsul.
Az emelkedő hőmérséklet növeli a molekuláris mobilitást, ami lehetővé teszi a vegyszerek nagyobb behatolási mélységét. Azok az oldószerek, amelyek szobahőmérsékleten kismértékű duzzadást okoznak, jelentős méretváltozást okozhatnak magasabb hőmérsékleten. A hideg hatást nem mutató savak és bázisok a feldolgozási hőmérsékleten támadhatnak. Egyes vegyszerek különböző hőmérsékleteken eltérően reagálnak a PE-vel, a magasabb hő hatására a lebomlás felgyorsulhat.
Az oxidációs ráta az Arrhenius kinetikáját követi, minden 10 fokos növekedésnél körülbelül megduplázódik. A klórozott víz, amelynek a polietilén lebomlása szobahőmérsékleten évekbe telhet, 60 fokon hónapok alatt meghibásodhat. Ez a hőmérséklet-függés megmagyarázza, hogy a melegvizes vízvezeték-rendszerek miért használnak térhálósított polietilént (PEX) a szabványos HDPE helyett.
A mechanikai feszültség a termikus hatásokat a környezeti feszültségrepedés révén komponálja. Az állandó terhelés alatt álló alkatrészek csökkentett vegyszerállóságot mutatnak a feszítetlen mintákhoz képest. A húzófeszültség, a megemelt hőmérséklet és a határérték kémiai kompatibilitás kombinációja feltételeket teremt a gyorsított meghibásodáshoz.
Hogyan kezeli az extrudált polietilén az ipari vegyi anyagokat
Szervetlen vegyületek
Az extrudált polietilén kivételes stabilitással kezeli a legtöbb szervetlen sót. A nátrium-klorid, kalcium-klorid, alumínium-szulfát és ammónium-nitrát oldatok bármilyen koncentrációban nem mutatnak káros hatásokat. A HDPE-t kémiai stabilitása és korrózióállósága miatt gyakran használják mezőgazdasági hulladékkezelő rendszerekben, így hatékonyan kezeli a mezőgazdasági hulladékot, miközben megakadályozza a környezetszennyezést.
A fém-hidroxidok a lítiumtól a céziumig teljes kompatibilitást mutatnak. Ezek az erősen alapvető megoldások, amelyek gyorsan megtámadnak sok mérnöki anyagot, érintetlenül hagyják a polietilént. A mész-iszap, a kereskedelmi koncentrációjú marónátron és a kálium-hidroxid oldatok korlátlan ideig tárolhatók.
A halogénsók, beleértve a nátrium-hipokloritot (fehérítőt) tipikus koncentrációkban, elfogadható kompatibilitást mutatnak, bár a teljesítmény a készítménytől függ. Az OR-1000 rendszer az idő múlásával megőrzi nyúlási tulajdonságait erős oxidáló vegyszerek, például nátrium-hipoklorit jelenlétében, és teljesítménye jobb, mint más HDPE anyagok. A szabványos HDPE minőségek ellenállnak a háztartási fehérítő koncentrációknak, míg a speciális készítmények az ipari erősségű oxidálószereket kezelik.
Szerves vegyi anyagok a gyártásban
A HDPE vegyszerekkel szembeni ellenálló képessége alkalmassá teszi műtrágyák és növényvédő szerek trágyázórendszereken keresztüli szállítására, amelyek egyetlen folyamatban egyesítik az öntözést és a műtrágyázást. A karbamidot, ammónium-nitrátot és foszfátokat tartalmazó műtrágyaoldatok teljes kompatibilitást mutatnak a koncentráció-tartományokban.
A peszticid készítmények kémiai összetételükben igen eltérőek, de a legtöbbjük elfogadható kompatibilitást mutat a polietilénnel. A vízben vagy olajhordozókban oldott hatóanyagok jellemzően nem támadják meg a polimer szerkezetét. A mezőgazdasági készítményekben használt emulgeálószerek és felületaktív anyagok enyhe felületi hatásokat okozhatnak anélkül, hogy a tulajdonságok tömege megváltozna.
A benzinből származó kőolajtermékek a nehéz fűtőolajokon keresztül a korábban tárgyalt lágyító hatásokat váltják ki. A biodízelt és a hagyományos dízelüzemanyagokat a félig{1}}kristályos HDPE amorf fázisa szívja fel, és lágyító hatást vált ki, amely módosítja a molekuláris mobilitást és a hozamtulajdonságokat. Az üzemanyag tárolása során figyelembe kell venni a duzzadást és a permeációt, különösen a könnyebb frakciók esetében.
A tisztítószerek kevert kompatibilitást mutatnak. A lúgos tisztítószerek, mosószerek és felületaktív oldatok általában jól működnek. Az aromás vagy klórozott vegyületeket tartalmazó oldószer{2}}alapú tisztítószerek kompatibilitási vizsgálatát igénylik. A fertőtlenítőszerként használt kvaterner ammóniumvegyületek kiváló kompatibilitást mutatnak a koncentráció-tartományokban.
Védelem a többszörös expozíciós útvonalak ellen
A vegyi expozíció különböző utakon keresztül történik, amelyek mindegyike más-más kihívást jelent az anyag teljesítményében. A bemerítés a legagresszívabb állapot, a vegyi érintkezés az egész felületen hidrosztatikus nyomás alatt, ami a behatolást kényszeríti ki. A vegyszerállóság vizsgálata jellemzően műanyag próbatesteket foglal magában, amelyeket 60 napra a vizsgált anyagba merítenek mechanikai igénybevétel nélkül, és a szakító tulajdonságokat az expozíció előtt és után értékelik.
A fröccsenés és a permet érintkezése időszakos expozíciót hoz létre az események közötti száradási időszakokkal. Ez a ciklus az anyagokat másképpen terhelheti meg, mint az állandó merítés, különösen az illékony oldószerek esetében, amelyek elpárolognak, és maradékot hagynak maguk után. A polietilén jól kezeli a fröccsenő körülményeket, mert vegyszerállósága nem függ a felület kondicionálásától vagy a védőrétegektől.
A gőzexpozíció a legtöbb vegyi anyag esetében minimálisan befolyásolja a polietilént. A polimer vízgőzzel szembeni áteresztő képessége sok szerves gőzre kiterjed, bár az aromás oldószerek lassan behatolhatnak. Az ipari szellőztetés jellemzően a gőzkoncentrációt a szint alatt tartja, ami jelentős felszívódást okoz.
A falvastagság a diffúziós úthosszon keresztül befolyásolja az ellenállást. A vastagabb alkatrészek hosszabb ideig ellenállnak az áthatolásnak, de hosszabb ideig tart a felszívódott vegyszerek felszívása is. A vastagság, a igénybevett területek és a feldolgozási körülmények olyan tényezők, amelyek befolyásolják a gyanta végső ellenállását, ezért a végtermék ellenállásának becslésének egyetlen módja a valós helyzet szimulációja.
Fokozat kiválasztása kémiai környezetekhez
Az LDPE, MDPE és HDPE közötti választás a vegyi ellenállás és a mechanikai követelmények közötti egyensúlytól függ. A HDPE nagy szilárdság-/sűrűség arányáról ismert, sűrűsége 930 és 970 kg/m³ között van, és erősebb intermolekuláris erőkkel és szakítószilárdsággal (38 MPa), mint az LDPE-é (21 MPa).
A HDPE maximális vegyszerállóságot biztosít nagy kristályossága és sűrűsége révén. A szorosan tömörített szerkezet korlátozza a vegyi anyagok behatolását, és kiváló ellenállást biztosít a környezeti feszültségrepedésekkel szemben. A kemény vegyszereket, magas hőmérsékletet vagy mechanikai igénybevételt igénylő alkalmazások előnyben részesítik a HDPE-t.
Az LDPE olyan előnyöket kínál, ahol a rugalmasság fontosabb, mint a maximális ellenállás. Alacsonyabb kristályossága nagyobb nyúlást és ütésállóságot tesz lehetővé alacsony hőmérsékleten. Az LDPE természetesen nagyon rugalmas lágyítószerek hozzáadása nélkül, és viszonylag alacsony hőmérsékleten (85 fokon) megolvad, miközben kémiailag inert marad erős oxidálószerekkel, ami végül oxidációt és ridegséget okoz.
Az MDPE a középutat foglalja el, a mérsékelt kristályosságot a kiegyensúlyozott mechanikai tulajdonságokkal kombinálva. Jobb feszültség-repedésállóságot biztosít, mint a HDPE, miközben kiváló vegyszerállóságot biztosít az LDPE-hez képest. Az MDPE jó ütés- és leejtésálló tulajdonságokkal rendelkezik, és kevésbé érzékeny, mint a HDPE, és jobban ellenáll a feszültségnek- a repedésnek.
A térhálósított polietilén (PEX) a teljesítményt magasabb hőmérsékleti viszonyok között is kiterjeszti. A PEX-et HDPE vagy LDPE térhálósításával állítják elő a hő- és vegyszerállóság javítása érdekében, fokozott hőmérséklet-állósággal és rugalmassággal, amelyet a meleg és hideg víz elosztására szolgáló vízvezetékeknél alkalmaznak. A térhálósítási folyamat kémiai kötéseket hoz létre a polimer láncok között, megakadályozva az áramlást magasabb hőmérsékleten, miközben fenntartja a vegyszerállóságot.
Valódi-teljesítmény az igényes alkalmazásokban
Mezőgazdasági vegyszerkezelés
A HDPE csövek számos vegyszernek ellenállnak, beleértve a műtrágyákat, peszticideket és más mezőgazdasági vegyszereket, amelyek károsíthatják a különböző típusú csővezetékeket. A műtrágyaszórók, permetező berendezések és vegyszertároló tartályok a polietilén azon képességére támaszkodnak, hogy képesek kezelni a korrozív keverékeket.
A vízmentes ammónia, a mezőgazdaság egyik legnagyobb kihívást jelentő vegyi anyaga speciális anyagokat igényel. Míg a polietilén jó kompatibilitást mutat, az alkalmazás részletei számítanak. A nyomás alatti tárolás alacsony hőmérsékleten másképpen feszül a polimernek, mint a környezeti oldatok. A tömítések, szerelvények és feszültségpontok különös figyelmet igényelnek.
A 2,4-D-t, glifozátot és dikambát tartalmazó gyomirtó készítmények kiváló kompatibilitást mutatnak. Ezek a különböző hordozóanyagokban lévő hatóanyagok ritkán támadják meg a polietilént. Az 50 gallontól a több ezer gallonig terjedő tárolótartályok rotációsan öntött polietilén szerkezetet használnak.
Ipari Vegyi Tároló
A HDPE tartályokat és tartályokat széles körben használják veszélyes vegyi anyagok tárolására kiváló vegyszerállóságuk és át nem eresztő képességük miatt. A tömeges tárolási alkalmazások kihasználják a polietilén ellenállásának, költséghatékonyságának{1}}és feldolgozhatóságának kombinációját.
A kénsavtól a sósavig ipari koncentrációban történő savtárolás a polietilén stabilitásán múlik. A HDPE nem-poláris molekuláris összetétele megakadályozza, hogy a legtöbb vegyszer beszivárogjon az anyagba, a kristályos szerkezet (60%-tól 80%-ig) pedig növeli a szilárdságot és a stabilitást, így nehéz körülmények között is megbízhatóan teljesít. A hőmérsékleti megfontolások kritikussá válnak a koncentrált savak esetében, ahol az exoterm hígítás növelheti a hőmérsékletet.
A maró oldatok, beleértve az 50%-os nátrium-hidroxidot és a kálium-hidroxidot, hosszú ideig tárolhatók polietilén edényekben. A polimer ellenállása kiküszöböli a sok műszaki műanyagot korlátozó bázis-katalizált észter hidrolízissel kapcsolatos aggodalmakat.
A vízkezelő vegyszerek sokféle kompatibilitási kihívást jelentenek. A kalcium-hipoklorit, vas(III)-klorid és timsó oldatok mindegyike jól kompatibilis a megfelelő polietilén minőségekkel. Az OR-1000 által tervezett gyantarendszer négyszer akkora antioxidáns teljesítményt nyújt, mint egy szabványos tartályfal, így kiváló környezeti hatásokkal szembeni repedésállóságot biztosít az oxidáló alkalmazásokban.
Feldolgozó berendezés alkatrészei
Az extrudált polietilén alkatrészek a folyamatos vegyi érintkezésnek kitett berendezésekben szolgálnak. Az anyagmozgató rendszerek profitálnak az extrudált polietilén szerkezeti tulajdonságaiból és felületi jellemzőiből, mivel a szállítószalag alkatrészek, csúszdák és vezetők olyan anyagokat igényelnek, amelyek sima termékáramlást biztosítanak, miközben ellenállnak a kopásnak és a vegyi hatásoknak.
A szivattyúházak, szeleptestek és csőrendszerek polietilént használnak, ahol a fémkorrózió problémássá válik. A vegyszerállóság és az ütésállóság kombinációja katasztrofális meghibásodás nélkül kezeli a folyamat felborulását. A HDPE-t általában vegyszertartályokhoz, vízvezeték-karimákhoz, tengeri építéshez és sok más, vegyszerállóságot igénylő alkalmazáshoz használják.
Az élelmiszer-feldolgozó alkalmazások a polietilén FDA-megfelelőségét a vegyszerállóság mellett kihasználják. Az élelmiszer--biztonságos alkalmazások a PE FDA-megfelelő képességét használják ki az élelmiszerekkel közvetlen érintkezést igénylő alkatrészek esetében, a feldolgozóberendezések alkatrészei és az élelmiszergyártó létesítményekben található tárolóedények pedig megfelelnek a szigorú biztonsági követelményeknek. A tisztítási vegyszerállóság biztosítja, hogy a berendezés túlélje az ismételt fertőtlenítési ciklusokat.
Korlátozások és hibamódok
Annak megértése, hogy a polietilén hol hibázik, ugyanolyan fontosnak bizonyul, mint annak ismerete, hogy hol sikerül. A PE erősen ellenszegülő és közömbös, de az LDPE-t fokozatosan megtámadhatják erős oxidálószerek és néhány oldószer, ami meglágyulást vagy duzzanatot eredményez. A korai figyelmeztető jelek felismerése megelőzi a katasztrofális hibákat.
Az elszíneződés a degradáció megkezdését jelzi. Az oxidálószereknek kitett polietilén fokozatosan sárgul, majd a karbonilcsoportok felhalmozódásával barnává válik. A színváltozások folyamatos vegyi támadást jeleznek, amely korrekciós intézkedéseket igényel. Az UV-expozíció oxidáló vegyszerekkel kombinálva felgyorsítja ezt a folyamatot.
A felületi repedések nagyításkor látható finom repedésekként jelennek meg. A környezeti feszültségrepedés a húzófeszültség és a marginális kémiai összeférhetőség kombinációjából adódik. Az őrületek lassan terjednek, de végül mechanikai meghibásodáshoz vezetnek. Ha az LDPE laboratóriumi eszközök darabjai tartósan elszíneződtek, vagy ha repedések vagy pókhálók{3}} kezdenek megjelenni, például „megőrülnek”, ideje kicserélni a régi laboratóriumi eszközöket.
A ridegség az ütésállóság és a nyúlás elvesztésében nyilvánul meg. Az egyszer plasztikusan deformálódott polietilén törékeny állapotban elkezd repedni. Ez az átmenet az oxidatív lebomlásból eredő láncszakadást vagy a sugárzásból vagy bizonyos vegyi anyagokból eredő kereszt-kötéseket jelzi.
A duzzadásból vagy áthatolásból eredő méretinstabilitás befolyásolja a precíziós alkalmazásokat. A lágyító oldószereknek kitett komponensek a tűréshatáron túl növekedhetnek. Az üzemanyag-áteresztés a polietilén tartályokon keresztül, bár lassú, figyelembe kell venni a zárt rendszer kialakításánál.
Gyakran Ismételt Kérdések
Mely vegyszerek támadják meg legagresszívebben a polietilént?
Az oxidálószerek az egyetlen olyan anyagcsoport, amely képes kémiailag lebontani a polietilént. Az erős oxidálószerek, mint a tömény salétromsav, az ózon, a klórgáz és az erős permanganát oldatok szabad gyökös mechanizmusokon keresztül támadnak. Ezek a vegyszerek inkább megszakítják a polimer láncokat, nem pedig egyszerűen duzzasztják vagy lágyítják az anyagot. A hőmérséklet jelentősen befolyásolja a támadási sebességet, a magasabb hőmérséklet felgyorsítja az oxidatív lebomlást.
A polietilén kezeli a benzin- és üzemanyagtárolást?
A polietilén változó ellenállást mutat a kőolaj-üzemanyagokkal szemben. Mind a biodízelt, mind a hagyományos dízelüzemanyagokat a félig{1}}kristályos HDPE amorf fázisa elnyeli, és lágyító hatást vált ki, amely módosítja a molekuláris mobilitást. Az üzemanyagok duzzadást és bizonyos tulajdonságváltozásokat okoznak kémiai lebomlás nélkül. A speciális üzemanyag -besorolású polietilén osztályok adalékokat tartalmaznak, hogy minimálisra csökkentsék a permeációt és fenntartsák a méretstabilitást. Az alkalmazásoknak figyelembe kell venniük a hőtágulást és az áteresztőképességet.
A hőmérséklet jelentősen befolyásolja a vegyszerállóságot?
A hőmérséklet nagymértékben befolyásolja az ellenállási teljesítményt. A HDPE csövek működési hőmérsékleti tartománya -40 °F-tól 140 °F-ig terjed, a termikus degradáció és a szerkezeti veszteség 140 °F felett kezdődik a szabványos HDPE-nél. A kémiai támadások aránya körülbelül megduplázódik minden 10 fokos növekedés esetén. A szobahőmérsékleten kiváló kompatibilitást mutató vegyszerek magas hőmérsékleten problémákat okozhatnak. Mindig ellenőrizze a kompatibilitást a tényleges üzemi hőmérsékleten, ahelyett, hogy feltételezné a szobahőmérsékletre vonatkozó adatokat.
Mennyi ideig ellenáll a polietilén kémiai hatásoknak?
A polietilén több évtizedes szolgáltatást nyújt kompatibilis vegyi környezetben. A szabványos vegyszerállósági vizsgálat során a műanyag mintákat 60 napra bemerítik a vizsgált anyagokba, majd értékelik a szakítószilárdságokat. A valós-teljesítmény messze túlmutat a teszt időtartamán, ha a feltételek a kompatibilitási korlátok közé esnek. Az oxidáló vegyszerek és a marginális kompatibilitás azonban időfüggő{5}}degradációt mutat. A több-évtizedes élettartamot igénylő alkalmazásoknak tartalmazniuk kell a biztonsági tényezőket és az időszakos ellenőrzést.
Az extrudált polietilén kémiai ellenálló képessége az alapvető molekuláris egyszerűségből fakad, nem pedig a tervezett összetettségből. A polimer nem-poláris szénhidrogén szerkezete egyszerűen csak kevés reakcióhelyet kínál a legtöbb vegyi anyag megtámadására. Ez a passzív ellenállás a félig{3}}kristályos át nem eresztő képességgel kombinálva olyan teljesítményt hoz létre, amely a laboratóriumi laboratóriumi eszközöktől az ipari vegyszerek tárolásáig terjed.
A gyakorlati korlátok éppúgy számítanak, mint a képességek. Az oxidálószerek megtörik a tehetetlenség mintázatát, míg bizonyos oldószerektől való duzzadás befolyásolja a méretstabilitást. A hőmérséklet minden kölcsönhatást módosít, így az ellenállás dinamikus, nem pedig statikus tulajdonság.
A polietilén vegyipari szolgáltatáshoz történő kiválasztásához a minőségi jellemzőket az expozíciós feltételekhez kell igazítani. A HDPE kristályossága maximalizálja az ellenállást a zord környezetben, míg az LDPE rugalmassága megfelel a mérsékelt, ütésállóságot igénylő expozícióknak. A képességek és a korlátok megértése lehetővé teszi, hogy a polietilén megbízhatóan szolgáljon az összes iparágban, a mezőgazdaságtól a vegyi feldolgozásig.
Kulcs elvitelek
A polietilén ellenáll a savaknak, bázisoknak és a legtöbb oldószernek a nem{0}}poláris molekulaszerkezete révén, amelyben nincsenek reakcióképes helyek
Az oxidálószerek az egyetlen csoport, amely képes kémiailag lebontani a polietilént, és szabad gyökös mechanizmusokon keresztül támad.
Az aromás szénhidrogének és a klórozott oldószerek inkább visszafordítható duzzadást okoznak, mint kémiai lebomlást
A termikus bomlás 140 F felett kezdődik a szabványos HDPE esetében, így a hőmérséklet kritikus ellenállási tényezővé válik
A HDPE magas kristályossága kiváló vegyszerállóságot biztosít az LDPE nyitottabb szerkezetéhez képest