Jakie są właściwości antykorozyjne żywic fenolowych?

Wstęp

Żywice fenolowo-formaldehydoweto rodzina termoutwardzalnych materiałów polimerowych. Kiedy rozważa się kontakt materiału z żywicy fenolowej ze środowiskiem chemicznym, nie można określić jego przydatności na podstawie samej nazwy rodziny żywic.

W tym artykule „odporność chemiczna” jest używana do opisania zmierzonych zmian w materiale na bazie polimeru po wystawieniu na działanie określonego środowiska chemicznego. W tym artykule nie twierdzi się, że wszystkie żywice fenolowe mają uniwersalną odporność na kwasy, zasady lub rozpuszczalniki. Żadna taka uniwersalna ocena nie dotyczy kategorii żywic fenolowych. W poniższych sekcjach omówiono zasady przeglądania danych dotyczących narażenia chemicznego oraz informacje, które należy określić przy ocenie przydatności materiału.

Krótka odpowiedź

Materiały z żywicy fenolowej można oceniać pod kątem odporności chemicznej, ale nie ma uniwersalnej oceny odporności na kwasy, zasady lub rozpuszczalniki dla każdego produktu z żywicy fenolowej. Należy ustalić przydatność konkretnego utwardzonego preparatu lub gotowego artykułu w określonych warunkach ekspozycji i badania. Jest to granica wyboru materiału oparta na konieczności zdefiniowania obiektu badań i warunków badania; nie oznacza to, że wszystkie materiały fenolowe działają słabo lub że odpowiednio dobranych wyników nie można porównać.

Dlaczego warunki testowe mają znaczenie

Wynik odporności chemicznej dotyczy badanego materiału i określonych warunków ekspozycji. Nie należy go traktować jako wartości uniwersalnej dla szerokiej rodziny polimerów. Nie należy zakładać, że wyniki uzyskane z próbek o różnym składzie, historii przygotowania, budowie lub geometrii są równoważne.

Przeglądając wynik, należy określić następujące szczegóły testu i próbki:

• Odniesienie do receptury: Nie należy zakładać, że wyniki uzyskane dla różnych receptur są równoważne.

Tożsamość chemiczna i stężenie: Szerokie kategorie, takie jak „kwas” lub „rozpuszczalnik”, są niewystarczające; należy określić konkretny odczynnik i jego stężenie.

• Temperatura i czas trwania: Wyniki uzyskane w różnych temperaturach lub po różnych okresach ekspozycji nie powinny być uznawane za równoważne.

Tryb kontaktu: Należy zgłosić metodę kontaktu i uwzględnić ją przy porównywaniu wyników.

• Stan naprężenia mechanicznego: Należy odnotować, czy próbka była badana pod przyłożonym obciążeniem mechanicznym.

Nie należy zakładać, że wynik uzyskany dla jednego materiału w jednym zestawie warunków ekspozycji ma zastosowanie do innego materiału lub innego zestawu warunków.

Zdefiniuj materiał testowy

Ocena odporności chemicznej ma sens tylko wtedy, gdy jasno określona jest postać fizyczna badanego materiału. Różne obiekty testowe wymagają odrębnej interpretacji:

• Próbka do badania stałego tworzywa sztucznego: znormalizowany kupon, płytka lub uformowany pręt przygotowany z utwardzonej formulacji.
• Laminowany produkt lub arkusz z żywicy: Należy określić jego konstrukcję i formę próbki.
• Gotowy wyrób lub komponent: Nie należy bez uzasadnienia zakładać, że dane z próbki laboratoryjnej reprezentują kompletny wyrób.
• Danych uzyskanych z jednej formy fizycznej lub typu próbki nie należy uogólniać na różne formy lub konstrukcje strukturalne.

Jeżeli obiektem testowym jest ażywica fenolowo-formaldehydowa, przed interpretacją danych dotyczących narażenia chemicznego należy określić jego postać w stanie dostawy i stan utwardzenia.

Odpowiednie standardy testowe

Dwie szeroko cytowane normy zapewniają ustrukturyzowane ramy oceny odporności materiałów z tworzyw sztucznych na odczynniki chemiczne.

ASTM D543-21, Standardowe praktyki oceny odporności tworzyw sztucznych na odczynniki chemiczne, obejmuje ocenę materiałów z tworzyw sztucznych, w tym odlewów, formowanych na gorąco, formowanych na zimno, laminowanych produktów żywicznych i materiałów arkuszowych. Przedstawia procedury w ramach Praktyki A (test zanurzeniowy) i Praktyki B (Naprężenie mechaniczne i ekspozycja odczynnika w standardowych warunkach zastosowanego naprężenia). Metody kondycjonowania obejmują zanurzenie i metodę mokrego plastra, w zależności od zamierzonego kontekstu zastosowania. Zmierzone zmiany mogą obejmować wagę, wymiary, wygląd, kolor, wytrzymałość i inne właściwości mechaniczne.

W normie ISO 175:2010, Tworzywa sztuczne – Metody badania skutków zanurzenia w ciekłych substancjach chemicznych określono metody wystawiania próbek do badań ze stałego tworzywa sztucznego, wolnych od jakichkolwiek zewnętrznych ograniczeń, na działanie ciekłych substancji chemicznych i określania wynikających z tego zmian właściwości. Uwzględnia jedynie badanie poprzez zanurzenie całej powierzchni badanej próbki. Dotyczy stałych tworzyw sztucznych w postaci płyt, rur, prętów lub arkuszy o grubości większej niż 0,1 mm i nie ma zastosowania do materiałów komórkowych. Nie obejmuje pęknięć naprężeniowych środowiskowych. Opisane tutaj procedury ISO 175 dotyczą próbek z litego tworzywa sztucznego i nie powinny być przedstawiane jako bezpośrednie badania nieutwardzonej żywicy płynnej lub proszkowej.

Porównanie międzystandardowe

ASTM D543-21 zauważa, że ​​ISO 175 dotyczy zagadnień podobnych do Praktyki A, ale różni się treścią techniczną i że wyników uzyskanych w ramach tych dwóch norm nie można bezpośrednio porównać. Wyniki uzyskane w ramach procedur ASTM D543 i ISO 175 nie powinny być traktowane jako bezpośrednio porównywalne.

Żadna norma nie dowodzi, że żywice fenolowe jako klasa są odporne na określony kwas, zasadę lub rozpuszczalnik. Definiują metody przeprowadzania i raportowania oceny określonej próbki przy określonych parametrach.

Jak przeglądać dane dotyczące odporności chemicznej

Przeglądając dane dotyczące odporności chemicznej na potrzeby decyzji inżynieryjnych lub dotyczących zamówień, warto sprawdzić, czy udokumentowane są następujące informacje. Są to praktyczne punkty przeglądu; nie wszystkie są wymagane przez ASTM D543-21 lub ISO 175:2010. Kryteria akceptacji są zazwyczaj definiowane przez obowiązującą specyfikację, klienta lub projekt.

• Identyfikacja materiału: rodzaj żywicy, odniesienie do receptury, stan utwardzenia i opis próbki.
• Środowisko chemiczne: Dokładna tożsamość chemiczna i stężenie.
• Warunki ekspozycji: Temperatura ekspozycji i całkowity czas trwania.
• Tryb kontaktowy: zanurzenie, metoda mokrego plastra zgodnie z definicją ASTM D543-21 lub inny określony stan.
• Stan naprężenia: Nienaprężony lub testowany zgodnie z procedurą przyłożonego odkształcenia opisaną w ASTM D543-21 Praktyka B.
• Norma testowa: Norma i procedura odniesienia, np. ASTM D543-21 Praktyka A ​​lub ISO 175:2010.
• Zmierzone właściwości: Zmiany masy, wymiarów, wyglądu, koloru lub wytrzymałości mechanicznej.
• Kryteria akceptacji: Progi określające akceptowalne lub niedopuszczalne wykonanie zamierzonej usługi, jak określono w mających zastosowanie wymaganiach.

Ogólna informacja, np. „odporność na chemikalia” bez tych dodatkowych parametrów, stanowi niewystarczającą podstawę do wyboru materiału.

Zapytanie techniczne

W przypadku żądania danych dotyczących odporności chemicznej lub oceny materiału na bazie żywicy fenolowej pod kątem konkretnego zastosowania, podanie poniższych informacji pomoże w odpowiednim przeglądzie danych. Dla konkretnego zapytania należy określić obowiązującą metodę testową, wymaganą dokumentację i kryteria akceptacji.

Forma materiału: Utwardzona czysta żywica, masa formierska, laminat, kompozyt lub wyrób gotowy.

• Szczegóły receptury: Wzmocnienia, wypełniacze lub systemy dodatków, jeśli ma to zastosowanie.
• Odczynnik chemiczny: Specyficzna tożsamość chemiczna i stężenie.
• Temperatura ekspozycji: Przewidywany zakres temperatur roboczych, jeśli ma to zastosowanie.
• Czas trwania ekspozycji: całkowity czas i to, czy ekspozycja jest ciągła czy przerywana.
• Tryb kontaktu: Zamierzone warunki kontaktu, takie jak zanurzenie, rozpryski lub rozlanie, umożliwiające wybór odpowiedniej procedury testowej.
• Naprężenia mechaniczne: Obecność i charakter naprężeń eksploatacyjnych.
• Geometria próbki lub komponentu: odpowiednie wymiary i stan powierzchni.
• Kryteria akceptacji: Dopuszczalne zmiany masy, wymiarów, wyglądu lub właściwości mechanicznych dla zamierzonej usługi.

Gdzieżywica fenolowa do materiałów kompozytowychjest brane pod uwagę, dane dotyczące odporności chemicznej powinny zostać wygenerowane dla odpowiedniego utwardzonego systemu kompozytowego, a nie wyciągane wyłącznie na podstawie nazwy rodziny żywic.

Wniosek

Materiały z żywicy fenolowej można ocenić pod kątem odporności chemicznej, ale uzyskane dane są miarodajne tylko wtedy, gdy wyraźnie zdefiniowano formę materiału, środowisko chemiczne, warunki ekspozycji i metodę badania. Do kategorii żywic fenolowych nie ma uniwersalnego wskaźnika odporności na kwasy, zasady lub rozpuszczalniki. Przydatność do docelowego zastosowania należy ustalić na podstawie danych uzyskanych z konkretnego utwardzonego preparatu lub gotowego artykułu w warunkach reprezentatywnych dla usługi.

Referencje

1. Międzynarodowy ASTM. (2021). ASTM D543-21, Standardowe praktyki oceny odporności tworzyw sztucznych na odczynniki chemiczne.https://doi.org/10.1520/D0543-21
2. Międzynarodowa Organizacja Normalizacyjna. (2010). ISO 175:2010, Tworzywa sztuczne – Metody badania określania skutków zanurzenia w ciekłych chemikaliach (wyd. 3).https://www.iso.org/standard/55483.html