PVC管及PE管耐腐性及其评定标准

在各种工程应用及日常生活中塑料往往会与各种环境介质相接触，例如电器绝缘用塑料经常与矿物油类相接触，建材化工用塑料和日用生活品又广泛地与各种酸、碱、盐以及其他各类化学试剂相接触。反映塑料抵杭某种介质腐蚀破坏的能力被称为材料的耐腐性。

　　聚合物分子缺乏与介质形成电化学作用的自由电子或运动离子，不会发生同金属庸蚀一样的电化学腐蚀，从这个意义上说，塑料是耐腐蚀的，这是大多致塑料对酸、碱、盐等电介质具有抗腐蚀性并广泛用于防腐蚀工程的主要理论依据。然而，塑料的大分子结构也并非什么介质都不能对其产生破坏作用。在某些情况下，由于酸、碱、盐(包括氧化性介质)及其他化学药品的影响，一些塑料也会发生或快或慢的由表及里的破坏，这种现象称为塑料的化学介质老化(在防腐蚀工程上常用“腐蚀”来表示这种破坏)，其机理不同于金属的电化学腐蚀。

　　目前世界上尚缺乏统一的塑料耐腐蚀性的评定标准，因为塑料腐蚀破坏有多种表理。如溶胀、变色、烧焦、龟裂、重量变化和强度变化等，一般都难以作为评定的可靠指标。不过某些庸蚀实脸方法如浸渍法常被人们所采用。我国也颁布了类似标准“GB11547-89塑料耐液体化学药品(包括水)性能侧定”及“GB3857-87玻璃纤维增强热固性塑料耐化学药品性能试验方法”，这些实验数据通常只能鉴别剂或溶胀剂，主要用于筛选材料。为了模拟最终的使用或加速侵蚀过程，介质浸渍试验可以在升温下进行。然而对于大部分塑料利用短时间暴露的数据往往很难断定外观和性能变化，因此，需要延长暴露时间，长时间暴露实验至少30d以上为宜。

　　不同塑料耐腐蚀性能

　　PVC管道由于塑料的化学结构和组成差别很大，因此塑料对化学介质的抵抗性往往很不一样。聚合物分子的化学结构与耐腐蚀性之间有以下关系:

　　(1)高分子链上若存在酯键、酰胺键、醚或硅氧健，则在酸或碱的作用下容易水解。

　　(2)当高分子材料的极性和介质的极性相一致或接近时，则易受侵蚀，反之不易侵蚀。

　　(3)硝酸的硝化、浓硫酸的磺化及共氧化也是另一类重要的化学侵蚀剂。但其对塑料的侵蚀、破坏规律与上述不同，硝化、磺化易子发生在大分子中的苯环上，如聚苯乙烯。硝酸和发烟硫酸都是强氧化剂，会使大分子发生权氧反应，绝大多数塑料是不耐浓硝酸和发烟硫酸等强氧化剂的腐蚀作用的。

　　聚四氟乙烯是最耐腐蚀的塑料，除了高温下的熔融碱金属、元素氟之外，几乎所有的介质都不能明显地腐蚀它，包括强氧化性的王水在内，故有“塑料王”之称。其他品种的氟塑料也有类似的耐腐蚀性能。

　　氯化聚醚的耐蚀性仅次于全氟塑料，这与它的氧甲基侧基的结构和高结晶性有关，但它不耐强氧化剂如硝酸，双氧水等。

　　聚苯硫醚是一种优良的高温耐腐蚀材料，它的极高结晶性使它除了某些强氧化性酸能侵蚀它的表面之外，不受其他无机酸、碱、盐的任何影响，高温下也是如此，不过它易被三氟乙烯、聚苯引发产生应力开裂。

　　硬pvc管材、PE管、 PPR管和聚1一丁烯除了各自在不同温度下受某些有机溶剂的影响外，一般性的酸、碱、盐、水对它们也都无影响，PP比PE、PVC可贵之处在于较高的温度下具有更好的耐腐蚀性。

　　必须指出的是，由于某些塑料中掺有多种助剂，在腐蚀环境中一种或几种助剂被选择性地溶出造成破坏时，整个材料的性能也会发生劣化，这也是塑料耐腐蚀数据不尽一致的原因之一。

　　耐腐塑料的选用

　　塑料由于比玻璃、陶瓷等传统防腐蚀材料具有更多的优点，被广泛应用于防腐蚀工程。采用塑料进行防腐蚀有多种实施方式，大致可归纳为全塑结构、衬里结构、加强复合结构和涂层结构等。如何确切地把握工程上的要求和环境条件选取适当的结构形式、材料和制造施工方法是非常重要的。

　　(1)全塑结构、复合加强结构及其材料选用 全塑结构是防腐蚀塑料应用的最主要形式。采用全塑结构具有使用可靠、操作简单、检修维护方便、节约大量钢材和贵金属等优点。大型化全塑设备已越来越多。然而，由于热塑性塑料的结构刚度、强度往往不足，限制了其设备进一步大型化和用于有内压的场合，故出现了加强复合结构。它主要有两种形式:①利用玻璃钢从外部来加强热塑性塑料制件或其他非金属防腐蚀制件;②全塑结构用钢框加强，称为鸟笼式结构。

　　用作全塑结构或整体玻璃结构的塑料必须具有相当高的机械强度、刚度和与腐蚀介质环境相适应的耐腐蚀性能。全塑结构有时还要有更高的热变形要求。聚丙烯、硬质聚氯乙烯及其填充增强塑料是可以大量应用于全塑结构的材料，它们不仅耐蚀性良好，机械强度、刚度也不算太低，而且货源充足，价格低廉、成型加工不难。硬PVC早已广泛使用于化学工业及其他生产与使用腐蚀化学品的许多行业中，大量制作容器、浴槽、管道管件、风机、泵和其他设备部件。PP软化温度比硬PVC高，在全塑结构中发展很快。

　　填充聚四氟乙烯、聚全氟乙丙烯、聚三氟氯乙烯、氯化聚醚和聚苯硫醚等热塑性塑料宜作小都件。如密封件、泵件、叶轮、耐腐蚀摩擦件等。氟碳化合物用于高温强烈腐蚀场合。PPS也是一种优良的高温防腐蚀材料，且耐磨、不易变形，用作庸蚀介质中的端面密封磨块有良好的效果。氯化聚醚的最大用途就是制作防庸蚀制品。

　　还有不少热塑性塑料，如聚碳酸酯、尼龙、聚甲醛、聚苯醚、聚酯和聚酰亚胺等，有较高的强度和热变形性能，但由于它们的耐腐蚀性能不高，且选择性很强，所以一般都不把它们用作通用防腐蚀材料，只在少数特定情况下使用，如PPO用作热水和水蒸气条件下的防腐蚀件，尼龙用于海水、稀碱和油类环境中的防腐蚀件。

　　当介质温度较高，如大于100℃或者所需防腐蚀设备部件较大且存在内压时，通常只要介质的庸蚀性与材料的耐腐蚀能力相适应，选用玻璃钢整体结构是合适的。其优点是设备大小不受限制，用户可自行设计，制造或现场施工。当介质的腐蚀性大于玻璃钢承受能力时，必须使用玻璃钢外加强的热塑性塑料结构，以发挥各自的特长。氟塑料外覆玻璃钢防腐蚀设备是最为典型的例子。

　　耐腐蚀用热固性玻璃钢常用的树脂有酚醛和石棉 酚醛、环氧和聚酯。有时也用呋喃类树脂，不过多为其改性类。通用型聚酯树脂及其玻璃钢只适用于低温稀碱、弱酸等介质条件下，然而，由于它具有在常握接触成型特性。所以在不少场合还是使用它的，如石油工业中的输油贮油设施，腐蚀性缓和的废酸度气设备或部件等等。外加强结构中也常用聚酯玻璃钢来增强PVC和PP塑料设备与管道，不过增强前需涂一层环氧底漆，以增强其粘接性。双酚A型聚酯树脂耐酸耐碱性都有较大的提高，有耐腐蚀聚酯树脂之称，因而扩大了其在防腐蚀方面的应用。

　　(2)衬里结构、涂层结构及其材料选用为了满足设备受内压的需要，或者由于塑料的强度、刚度明显不能满足全塑结构的要求和其他原因，在防腐蚀工程上往往采用衬里结构和涂层结构。所谓衬里，就是用填充的树脂胶泥、玻璃钢或某些热塑性塑料板、片、膜作为金属，水泥等设备基体的内衬。利用塑料的化学稳定性，从而达到防腐蚀之目的。涂层结构就是将塑料通过某些涂覆方法制成较薄的覆盖层，在设备的内外起防腐蚀作用。衬里设备和涂层设备的负载都由基体承担，因此，塑料本身不必具有高的刚度、强度。这类防腐蚀结构可以在老设备中简便地实施，只要在原设备上衬涂即可。

　　衬里结构中玻璃钢发展很快，玻璃钢衬里的好处是简单易行，手糊法也能解决问题。与常用的热塑性塑料相比它的优点是其有较高的耐温性。常用的衬里玻璃钢有环氧、酚醛、呋喃和聚酯，它们各有特点，选材时要注意结合使用，以获得综合的耐腐蚀、耐温和经济效果。在强腐蚀条件下常用玻璃钢的耐腐蚀性往往不能达到要求，因此在使用温度不高的条件下，可采用PVC, PE, PP,氯化聚醚等塑料作内衬，其中PP和氯化聚醚的软化温度离于PVC, PE 。在更高温度条件下，则只有采用高握耐腐蚀材料，其中以热塑性的四氟乙烯一六氟丙烯共聚物尤为理想。

　　近年来随着粉末涂料的涂装技术的发展，塑料涂层结构日益成为防腐蚀的重要方法。通过静电喷涂、火焰喷涂和流化床浸涂等方法，可以将固体粉末直接喷涂或涂覆于基体上，以秘取质地紧密，厚度满足工业防腐蚀要求的徐层。涂层防腐蚀简单易行，成本低廉，尤其是对于那些虽有优良的耐腐蚀性能，却缺乏合适的溶剂或不便使用溶剂的塑料如聚乙烯、氯化聚醚、聚三氟氯乙烯和聚苯硫醚等来说，粉末涂装技术是很有意义的。这种方法的最大优点是不使用溶剂和涂层质地致密。

　　就目前来说，常用于涂层的耐腐蚀塑料主要是环氧、氯化聚醚、聚乙烯、聚三氟氯乙烯和聚苯硫醚等，有时也使用尼龙、聚四氟乙烯、PP和PVC。其中热敏性强的PVC和PP用得较少。尼龙常用于造船工业上，工业腐蚀介质中不多用。近年来等离子喷涂技术在氟塑料中的应用效果较好，克服了以前方法常有的小针孔缺陷，其涂层应用进展较快。