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塑料的环境应力开裂

环境应力开裂多发生于部分结晶的聚合物,如PE、PP等烯烃塑料,尤其是PE,对环境应力开裂极为敏感。对PE来说,耐环境应力开裂性能是评价其长期使用寿命的最重要的指标之一。不同品种的注塑加工PE因结构不同,耐环境应力开裂性可能有较大的差异,选择时应根据应用要求来确定,必要时应对PE材质进行改性。
 
溶剂化作用是指聚合物分子与溶剂分子相互之间的作用力,如果大于聚合物分子链之间的作用力和溶剂分子之间的作用力,聚合物分子便可分离溶解在溶剂中。例如不同分子中的两个官能团之间能形成氢键的,便可发生溶剂化作用。于是我们可以知道,假如一种聚合物有酸性基团,而接触的溶剂有碱性基团,而且强弱相当的话,在官能团之间形成氢键,聚合物将被溶解于溶剂之中。
 
溶剂应力开裂,是指塑料制品在一定的应力下,由溶剂造成的应力开裂,即便这些溶剂对未受应力作用的聚合物没有影响,或者只是在塑料表面层引起溶胀,也会发生这种应力开裂现象。发生开裂现象是制品在应力作用下发生过度形变的结果,除了化学介质的类型、应力作用的时间、应力大小和温度等因素之外,聚合物的性质和结构缺陷是重要的内在因素。能产生应力开裂的试剂随塑料种类不同而异。
 
溶解度参数可以近似的标示溶剂分子或聚合物分子之间的作用力,使用时应注意单位的区别。聚合物和溶剂的差值可以作为评判塑料耐溶剂性的一种依据,溶解度参数能较好的应用于吸热或无热效应的非极性体系,但是,对于聚合物与溶剂之间能形成强极性键和氢键的体系则不适用。塑料材料中,耐溶剂性最好的是聚四氟乙烯等材料,其次是聚苯硫醚。
 
化学介质对聚合物的侵蚀作用,除了溶胀和溶解两种形式之外,还有另外两种与应力有关的破坏形式,即环境应力开裂和溶剂应力开裂。环境应力开裂,是指塑料制品在应力与非溶剂性活性介质的共同作用下,导致的制品表面开裂现象。制品所受应力来自于制品成型过程中不可避免的残余应力、热应力,或金属嵌件在界面造成的应力和外部应力,也可能兼而有之。
 
极性的结晶聚合物和极性溶剂,由于相互作用时放出大量的热,因此无需加热,溶解过程就能在常温下进行,如聚酰胺在常温下就能溶解于异丙醇、丁醇、甲醛等。又如聚氯乙烯,他是中等极性的注塑加工塑料,对非极性的烷烃和强极性的羧酸、醇类有较大的抵抗能力,而一些芳烃如苯、酮、醚这些中等极性的溶剂却能使其溶胀,在室温下能溶解聚氯乙烯的溶剂有环已酮、四氢呋喃等。
 
应力均指拉伸应力,但却是远低于正常破坏应力值的应力。而活性介质系非溶剂性的,也就是与无载试样接触时并不产生明显的溶胀效应的试剂,如一些表面活性剂和其他一些有机液体,也有可能是气体甚至固体。一些环境因素,如太阳光和工业气体也可能成为导致制品开裂的活性介质,因此也称之为环境介质。
 
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