تلف كيميائي لـ PVC وحمايته
PVC (بولي كلوريد الفينيل) هو مادة صناعية مستخدمة على نطاق واسع. بفضل خصائصها الفيزيائية والكيميائية الممتازة، تلعب دورًا مهمًا في العديد من المجالات مثل البناء، والأنابيب، والتعبئة.
ومع ذلك، فإن استقرارها الكيميائي ليس مطلقًا، ويمكن أن تتسبب بعض المواد الكيميائية الخاصة في أضرار كبيرة لها. تعتبر العوامل المؤكسدة القوية، والهيدروكربونات العطرية، والهيدروكربونات المهلجنة ثلاثة مواد كيميائية نموذجية يمكن أن تتسبب في تلف PVC.
1. التحلل التأكسدي لـ PVC بواسطة العوامل المؤكسدة القوية
تتسبب العوامل المؤكسدة القوية، مثل حمض النيتريك المركز والمبيضات المحتوية على الكلور، في تلف PVC بسبب خصائصها المؤكسدة القوية.
حمض النيتريك المركز، كحمض غير عضوي قوي، لديه قدرة قوية على قبول الإلكترونات ويمكن أن يتفاعل مع ذرات الكربون في سلسلة جزيئات PVC لتدمير الروابط بين الكربون والكربون والروابط بين الكربون والكلور.
أثناء التفاعل، يقوم حمض النيتريك بأكسدة ذرات الكربون في سلسلة جزيئات PVC، وزيادة تكافؤها، وكسر السلسلة الجزيئية، وتحليل الهيكل الأصلي طويل السلسلة عالي الوزن الجزيئي إلى قطع جزيئية صغيرة، مما يؤدي إلى انخفاض كبير في الخصائص الميكانيكية لمادة PVC، مثل انخفاض القوة، وفقدان المتانة، والتحول إلى هشاشة وسهولة التكسير.
المبيضات المحتوية على الكلور، مثل محلول هيبوكلوريت الصوديوم، تطلق أيونات هيبوكلوريت ذات خصائص مؤكسدة قوية في المحلول المائي. يمكن لأيونات الهيبوكلوريت أن تهاجم الروابط غير المشبعة والروابط الضعيفة في سلسلة جزيئات PVC، مما يحفز تفاعلات التحلل التأكسدي، مما يتسبب في تغير لون المواد PVC وتحولها إلى هشاشة.
في الحياة الواقعية، إذا تم استخدام أنابيب PVC لنقل السوائل التي تحتوي على مواد مؤكسدة قوية، مثل محاليل حمض النيتريك المركز غير المخفف، ستتآكل الأنابيب وتثقب في فترة زمنية قصيرة، مما يتسبب في تسرب السوائل وخلق خطر على السلامة.
2. انتفاخ وأضرار الضغط من الهيدروكربونات العطرية على PVC
الهيدروكربونات العطرية، التي تمثلها البنزين والتولوين، تضر بشكل رئيسي بـ PVC من حيث الانتفاخ وتشقق الإجهاد. PVC هو مادة بوليمر قطبية، بينما البنزين والتولوين هما solvents عضوية غير قطبية.
وفقًا لمبدأ "المثل يذوب في المثل"، على الرغم من أن PVC لن يذوب تمامًا في البنزين والتولوين، يمكن لجزيئات البنزين والتولوين أن تتخلل الفجوات بين سلاسل جزيئات PVC. مع استمرار اختراق جزيئات الهيدروكربونات العطرية، يزداد البعد بين سلاسل جزيئات PVC، وتضعف القوى بين الجزيئات، ويحدث الانتفاخ في المادة.
بعد الانتفاخ، يصبح الهيكل الداخلي لمادة PVC فضفاضًا، وعند التعرض للقوى الخارجية، مثل الضغط الداخلي للأنابيب، والاهتزاز الميكانيكي، وما إلى ذلك، سيحدث تركيز للإجهاد داخل المادة. بسبب التغيرات الهيكلية الناتجة عن الانتفاخ، لا تستطيع المادة توزيع الإجهاد بشكل فعال، مما يؤدي إلى تشققات في موقع تركيز الإجهاد.
مع مرور الوقت، تستمر التشققات في التوسع، مما يؤدي في النهاية إلى تشقق الإجهاد. في بعض سيناريوهات التطبيقات الصناعية، إذا تم استخدام خزان تخزين PVC لتخزين solvents عضوية هيدروكربونية عطرية مثل البنزين أو التولوين، بعد فترة من الزمن، سيظهر سطح خزان التخزين انتفاخًا وتشوهًا واضحًا، وفي الحالات الشديدة، ستحدث تشققات، مما يتسبب في تسرب solvents.
3. تفاقم الانتفاخ والتشقق في PVC بسبب الهيدروكربونات الهالوجينية
الهيدروكربونات الهالوجينية، مثل الكلوروفورم وكربون تتراكلوريد، لها آلية عمل مشابهة على PVC كما هو الحال مع الهيدروكربونات العطرية، ويمكن أن تسبب أيضًا انتفاخ PVC وتشقق الإجهاد. على الرغم من أن الذرات الهالوجينية (مثل ذرات الكلور) في جزيئات الهيدروكربونات الهالوجينية تعطي الجزيئات قطبية معينة، إلا أن القطبية العامة ضعيفة ويمكن أن تتفاعل مع جزيئات PVC إلى حد ما وتخترق سلاسل جزيئات PVC.
على عكس الهيدروكربونات العطرية، قد تتفاعل ذرات الهالوجين في جزيئات الهيدروكربونات الهالوجينية أيضًا مع ذرات الكلور على سلاسل جزيئات PVC، مما يؤثر بشكل أكبر على الهيكل الجزيئي وأداء PVC. ستؤدي هذه التفاعلات إلى تفاقم الضرر بين سلاسل جزيئات PVC، مما يجعل الانتفاخ والانكسار الناتج عن الضغط أكثر خطورة.
في بيئة المختبر، تم غمر عينة PVC في محلول كلوروفورم. بعد بضع ساعات، يمكن ملاحظة أن العينة قد انتفخت بشكل ملحوظ وأصبح سطحها خشنًا. مع زيادة وقت الغمر، ستبدأ العينة بالتشقق والتكسر تدريجياً.
4. تدابير الحماية لمواد PVC
من أجل منع تلف مواد PVC من هذه المواد الكيميائية، يجب اتخاذ سلسلة من تدابير الوقاية في التطبيقات العملية.
أولاً وقبل كل شيء، عند اختيار بيئة استخدام منتجات PVC، يجب أن تفهم تمامًا التركيب الكيميائي للتواصل، وتجنب الاتصال المباشر بين PVC والمواد المؤكسدة القوية، والهيدروكربونات العطرية والهيدروكربونات الهالوجينية.
ثانيًا، في بعض السيناريوهات حيث لا يمكن تجنب الاتصال، يمكن معالجة مادة PVC سطحياً، مثل تطبيق طلاء مقاوم للمواد الكيميائية، لتعزيز قدرتها على مقاومة التآكل الكيميائي. بالإضافة إلى ذلك، يعتبر تطوير مواد PVC معدلة جديدة وتحسين استقرارها الكيميائي من خلال التعديل الكيميائي أيضًا وسيلة مهمة لحل هذه المشكلة.
فهم الآثار التدميرية للمواد المؤكسدة القوية، والهيدروكربونات العطرية والهيدروكربونات الهالوجينية على PVC له أهمية كبيرة للاستخدام العقلاني لمواد PVC وضمان التشغيل الآمن والمستقر للمنتجات والمرافق ذات الصلة.
من خلال دراسة آلية التفاعل بين هذه المواد الكيميائية وPVC بعمق، يمكننا اتخاذ تدابير حماية أكثر فعالية، وتوسيع نطاق تطبيق مواد PVC، وجعلها تخدم بشكل أفضل مختلف المجالات.
تربط منصتنا المئات من المعتمدين الموردين الكيميائيين الصينيينمع المشترين في جميع أنحاء العالم، وتعزيز المعاملات الشفافة، وفرص العمل الأفضل، والشراكات ذات القيمة العالية. سواء كنت تبحث عن السلع الكبيرة، أو المواد الكيميائية المتخصصة، أو خدمات الشراء المخصصة، فإن TDD-Global تعتبر موثوقة لتكون خيارك الأول.
