پلی اتیلن اکسترود شده در برابر قرار گرفتن در معرض مواد شیمیایی مقاوم است

پلی اتیلن اکسترود شده یکپارچگی ساختاری خود را هنگامی که در معرض اسیدها، بازها، الکل‌ها و اکثر حلال‌های آلی قرار می‌گیرد، از طریق ساختار مولکولی غیرقطبی- خود حفظ می‌کند. این بی‌اثری شیمیایی از ستون فقرات کربنی{2} ساده پلیمر ناشی می‌شود، که فاقد مکان‌های واکنشی است که معمولاً مواد شیمیایی تهاجمی به آنها حمله می‌کنند.

مکانیسم دفاعی پلیمر متفاوت از آنچه انتظار دارید کار می کند. پلی اتیلن به جای ایجاد موانع محافظ یا تهدیدات خنثی کننده، به سادگی چیزی برای واکنش بیشتر مواد شیمیایی ارائه نمی دهد. زنجیره‌های بلند اتم‌های کربن آن که به هیدروژن پیوند می‌خورند، ساختار مولکولی آنقدر از نظر شیمیایی پایدار است که اسیدها و بازهای قوی بدون تأثیر از روی آن عبور می‌کنند.

پایه مولکولی مقاومت شیمیایی پلی اتیلن اکسترود شده

مقاومت شیمیایی پلی اتیلن اکسترود شده از ساختار اساسی آن سرچشمه می گیرد: واحدهای تکراری اتیلن (C2H4) که به زنجیره های هیدروکربنی طولانی پلیمریزه شده اند. اکثر گریدهای LDPE، MDPE و HDPE دارای مقاومت شیمیایی عالی هستند، به این معنی که توسط اسیدهای قوی یا بازهای قوی مورد حمله قرار نمی گیرند و در برابر اکسیدان های ملایم و عوامل کاهنده مقاوم هستند.

عدم وجود گروه های عاملی قطبی این پایداری قابل توجه را توضیح می دهد. برخلاف پلیمرهای با پیوندهای استری، پیوندهای آمیدی یا گروه های هیدروکسیل، پلی اتیلن یک سطح کاملاً هیدروکربنی دارد. پلی اتیلن (LDPE و HDPE) با اکثر مواد شیمیایی سازگار است و می تواند در برابر اسیدهای قوی، بازها، عوامل کاهنده و اکسیدان های ملایم مقاومت کند. حملات شیمیایی نیاز به مکان‌های واکنش‌پذیر دارند و ساختار ساده پلی‌اتیلن به‌طور قابل‌توجهی تعداد کمی را فراهم می‌کند.

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٪، و چقرمگی را در دماهای پایین نشان می دهد. حوزه‌های کریستالی به اندازه‌ای محکم بسته می‌شوند که اکثر مولکول‌های شیمیایی نتوانند به آن نفوذ کنند، در حالی که مناطق آمورف، اگرچه در دسترس‌تر هستند، به دلیل ماهیت غیرقطبی زنجیره‌ها همچنان در برابر حمله مقاومت می‌کنند.

تغییرات چگالی در گریدهای پلی اتیلن نشان دهنده درجات مختلف انشعاب و بلورینگی است. پلی اتیلن با چگالی بالا (HDPE) دارای حداقل انشعاب و بلورینگی بیش از 60-80 درصد است که ساختاری متراکم تر و نفوذناپذیرتر ایجاد می کند. پلی اتیلن با چگالی کم (LDPE) حاوی نقاط انشعاب بیشتری است و بلورینگی را در حدود 50 تا 60 درصد نشان می دهد که ویژگی های مقاومت شیمیایی کمی متفاوت در دماهای بالا ارائه می دهد.

دسته بندی عملکرد مقاومت شیمیایی

کلاس ایمنی: مقاومت جامع

پلی اتیلن تقریباً تحت تأثیر اسیدها، بازها، الکل ها و اکثر حلال های آلی قرار نمی گیرد و آن را برای کاربردهایی که شامل قرار گرفتن در معرض مواد شیمیایی هستند ایده آل می کند و این مقاومت به مواد شیمیایی کشاورزی رایج و عوامل تمیز کننده صنعتی گسترش می یابد.

اسیدها در سراسر طیف pH کمترین تعامل را با پلی اتیلن نشان می دهند. اسید سولفوریک غلیظ، اسید کلریدریک در غلظت های مختلف و اسید فسفریک یکپارچگی پلی اتیلن را در دمای اتاق حفظ می کنند. فقدان جایگاه‌های اساسی پلیمر از پروتونه شدن جلوگیری می‌کند، در حالی که فقدان گروه‌هایی که به راحتی اکسید می‌شوند، تخریب{2}}اسیدی را مسدود می‌کند.

پایه ها به طور مشابه در حمله به ساختار شکست می خورند. محلول های هیدروکسید سدیم، هیدروکسید پتاسیم و هیدروکسید آمونیوم در غلظت های بالا با پلی اتیلن بدون ایجاد تورم، ترک خوردگی یا از دست دادن خواص مکانیکی تماس می گیرند. عدم وجود اتم‌های هیدروژن اسیدی یا پیوندهای استری، مکانیسم‌های اولیه را که از طریق آن بازها معمولاً پلیمرها را تجزیه می‌کنند، حذف می‌کند.

الکل های حاصل از متانول تا انواع با وزن مولکولی بالاتر سازگاری بسیار خوبی را نشان می دهند. این حلال‌های قطبی، که به آسانی به بسیاری از پلاستیک‌های مهندسی حمله می‌کنند، با سطح غیر قطبی پلی‌اتیلن کمترین تعامل دارند. این مقاومت به گلیکول‌ها و پلی‌ال‌هایی که معمولاً در فرآیندهای صنعتی با آن‌ها مواجه می‌شوند، گسترش می‌یابد.

منطقه آسیب پذیر: عوامل تورم و روان کننده ها

همه قرار گرفتن در معرض مواد شیمیایی پلی اتیلن را بدون تأثیر نمی گذارد. برخی از حلال‌های آلی از طریق مکانیسم‌های فیزیکی و نه شیمیایی با پلیمر تعامل دارند. انواع خاصی از مواد شیمیایی به درجات مختلفی توسط پلی اتیلن جذب می شوند و باعث تورم، افزایش وزن، نرم شدن و مقداری کاهش قدرت تسلیم می شوند، اگرچه این مواد پلاستیک کننده باعث تخریب شیمیایی واقعی رزین نمی شوند.

هیدروکربن های معطر نشان دهنده مهم ترین دسته از عوامل تورم کننده هستند. بنزن، تولوئن و زایلن به نواحی آمورف پلی اتیلن اکسترود شده نفوذ می‌کنند و باعث تغییرات ابعادی و تغییرات خاصیت می‌شوند. هیدروکربن‌های معطر مانند بنزن دارای اثر نرم‌کننده قوی هستند، در حالی که سایر هیدروکربن‌ها مانند بنزین اثرات ضعیف‌تری دارند. فرآیند جذب برگشت پذیر باقی می ماند - حذف حلال به پلیمر اجازه می دهد تا با خواص دست نخورده به ابعاد اولیه خود بازگردد.

حلال های کلردار مانند متیلن کلرید و کلروفرم اثرات تورم مشابهی دارند. این مواد نافذ در نواحی آمورف پخش می شوند و حجم آزاد بین زنجیره های پلیمری را افزایش می دهند. این برهمکنش پیوندهای شیمیایی را نمی شکند، اما به طور موقت خواص مکانیکی را از طریق جابجایی فیزیکی تغییر می دهد.

هیدروکربن های آلیفاتیک بسته به وزن مولکولی رفتار متوسط ​​نشان می دهند. آلکان‌های با وزن مولکولی پایین‌تر می‌توانند باعث تورم خفیف شوند، در حالی که فراکسیون‌های نفتی سنگین‌تر به حداقل برهم‌کنش می‌کنند. بنزین و سوخت دیزل اثرات متوسطی را ایجاد می کنند که با دما و مدت زمان قرار گرفتن در معرض تغییر می کند.

ماهیت برگشت پذیر پلاستیک سازی آن را از تخریب متمایز می کند. برخی نرم کننده ها به اندازه کافی فرار هستند که اگر از تماس با پلی اتیلن جدا شوند، قطعه "خشک" می شود و بدون از دست دادن خواص به حالت اولیه خود باز می گردد. این ویژگی به اجزای پلی اتیلن اجازه می دهد تا پس از پایان قرار گرفتن در معرض حلال عملکرد خود را بازیابی کنند، اگرچه ناپایداری ابعادی در طول تماس ممکن است برخی از کاربردها را محدود کند.

استثناء بحرانی: عوامل اکسید کننده

اکسید کننده ها تنها گروهی از مواد هستند که قادر به تجزیه شیمیایی پلی اتیلن هستند. بر خلاف فعل و انفعالات فیزیکی عوامل متورم کننده یا عدم تعامل اسیدها و بازها، اکسید کننده ها واکنش های شیمیایی واقعی را آغاز می کنند که به طور دائم ساختار پلیمر را تغییر می دهد.

عوامل اکسید کننده قوی از طریق مکانیسم های رادیکال آزاد به پلی اتیلن اکسترود شده حمله می کنند. اکسید کننده‌های قوی‌تر مانند ازن یا گاز کلر می‌توانند به مرور زمان باعث اکسیده شدن و تجزیه زنجیره پلیمری شوند، به‌ویژه زمانی که در معرض دماهای بالا قرار می‌گیرند. فرآیند اکسیداسیون با انتزاع هیدروژن از ستون فقرات پلیمری آغاز می‌شود و مکان‌های رادیکالی ایجاد می‌کند که از طریق بریدگی زنجیره‌ای و واکنش‌های پیوند متقابل منتشر می‌شوند.

اسید نیتریک در غلظت های بالا این حمله اکسیداتیو را نشان می دهد. HDPE پلاستیک می تواند عوامل اکسید کننده ملایمی مانند پراکسید هیدروژن را در غلظت های پایین (زیر 30 درصد) بدون تخریب و یا بدون تخریب تحمل کند، اما اکسید کننده های قوی تر مانند ازن یا گاز کلر می توانند باعث شکست زنجیره شوند. ترکیب اسیدیته و قدرت اکسید کننده شرایطی را ایجاد می کند که پلی اتیلن به تدریج زرد می شود، شکننده می شود و استحکام مکانیکی خود را از دست می دهد.

آب کلردار یک محیط اکسیداتیو عملا مهم است. پلی اتیلن اکسترود شده در معرض تخریب اکسیداتیو زمانی که در معرض آب کلردار قرار می گیرد، با شکست مکانیکی لوله پلی اتیلن بسته به خواص مواد، فشار، دما، pH آب، غلظت کلر آزاد موجود و زمان قرار گرفتن در معرض آن حساس است. غلظت تصفیه آب شهری به ندرت باعث خرابی سریع می شود، اما قرار گرفتن در معرض طولانی مدت در طول سال ها می تواند باعث آسیب شود.

محلول های پرمنگنات، اسید کرومیک و غلظت های پراکسید قوی همگی باعث تخریب اکسیداتیو مشابهی می شوند. نرخ به غلظت، دما و درجه پلیمر بستگی دارد. کریستالیته بالای HDPE با محدود کردن نفوذ اکسید کننده به نواحی سطحی، محافظت خاصی را ایجاد می کند، در حالی که ساختار بازتر LDPE اجازه ورود عمیق تر را می دهد.

دما به عنوان یک اصلاح کننده مقاومت

رتبه بندی مقاومت شیمیایی به طور کلی شامل مشخصات دما می شود زیرا انرژی حرارتی اساساً سینتیک برهمکنش را تغییر می دهد. نمودارهای مقاومت استاندارد معمولاً رفتار را در دمای 70 درجه فارنهایت (21 درجه) و 140 درجه فارنهایت (60 درجه) گزارش می دهند که بازتابی از محدوده دمایی عملی برای اکثر کاربردهای پلی اتیلن است.

محدوده دمای عملیاتی لوله‌های HDPE معمولاً از -40 درجه فارنهایت (-40 درجه) تا 140 درجه فارنهایت (60 درجه) است، با تخریب حرارتی و تلفات ساختاری بیش از 140 درجه فارنهایت برای HDPE استاندارد. این حد بالا نشان دهنده ذوب نیست - HDPE بین 248-266 درجه فارنهایت ذوب می شود - بلکه دمایی را نشان می دهد که خواص مکانیکی کاهش می یابد و حمله شیمیایی تسریع می شود.

افزایش دما تحرک مولکولی را افزایش می دهد و به مواد شیمیایی اجازه می دهد عمق نفوذ بیشتری داشته باشند. حلال هایی که باعث تورم جزئی در دمای اتاق می شوند ممکن است تغییرات ابعادی قابل توجهی در دماهای بالا ایجاد کنند. اسیدها و بازهایی که در سرما تأثیری ندارند ممکن است در دمای پردازش شروع به حمله کنند. برخی از مواد شیمیایی در دماهای مختلف با پلی اتیلن واکنش متفاوتی می دهند و گرمای بالاتر به طور بالقوه باعث تسریع تخریب می شود.

نرخ اکسیداسیون از سینتیک آرنیوس پیروی می کند که به ازای هر 10 درجه افزایش تقریباً دو برابر می شود. آب کلردار که ممکن است سالها طول بکشد تا پلی اتیلن در دمای اتاق تجزیه شود، می تواند در دمای 60 درجه در چند ماه باعث خرابی شود. این وابستگی به دما توضیح می‌دهد که چرا سیستم‌های لوله‌کشی آب گرم پلی اتیلن متقاطع-(PEX) را به جای HDPE استاندارد مشخص می‌کنند.

ترکیبات تنش مکانیکی اثرات حرارتی را از طریق ترک خوردگی استرس محیطی ایجاد می کند. قطعات تحت بار ثابت در مقایسه با نمونه های بدون تنش مقاومت شیمیایی کمتری نشان می دهند. ترکیب تنش کششی، دمای بالا و سازگاری شیمیایی حاشیه ای شرایطی را برای شکست تسریع ایجاد می کند.

چگونه پلی اتیلن اکسترود شده با قرار گرفتن در معرض مواد شیمیایی صنعتی مقابله می کند

ترکیبات معدنی

پلی اتیلن اکسترود شده اکثر نمک های معدنی را با پایداری استثنایی کنترل می کند. محلول های کلرید سدیم، کلرید کلسیم، سولفات آلومینیوم و نیترات آمونیوم در هر غلظتی هیچ اثر سوء ندارند. HDPE به دلیل پایداری شیمیایی و مقاومت در برابر خوردگی، معمولاً در سیستم‌های مدیریت پسماند کشاورزی استفاده می‌شود و در عین حال از آلودگی محیطی جلوگیری می‌کند.

هیدروکسیدهای فلزی از لیتیوم تا سزیم سازگاری کامل را نشان می دهند. این راه حل های بسیار اساسی، که به سرعت به بسیاری از مواد مهندسی حمله می کنند، پلی اتیلن را بی تاثیر می گذارند. دوغاب آهک، سود سوزآور در غلظت های تجاری و محلول های هیدروکسید پتاسیم را می توان به طور نامحدود ذخیره کرد.

نمک های هالوژن شامل هیپوکلریت سدیم (سفید کننده) در غلظت های معمولی سازگاری قابل قبولی را نشان می دهند، اگرچه عملکرد به فرمولاسیون بستگی دارد. سیستم OR{3}}1000 خواص ازدیاد طول خود را در طول زمان در حضور مواد شیمیایی اکسید کننده سنگین مانند هیپوکلریت سدیم با عملکردی برتر از سایر مواد HDPE حفظ می کند. گریدهای استاندارد HDPE در برابر غلظت سفیدکننده خانگی مقاومت می کنند، در حالی که فرمولاسیون های تخصصی اکسید کننده های با قدرت صنعتی را کنترل می کنند.

مواد شیمیایی آلی در تولید

مقاومت HDPE در برابر مواد شیمیایی، آن را برای تحویل کودها و آفت کش ها از طریق سیستم های کود دهی مناسب می کند، که آبیاری و کوددهی را در یک فرآیند واحد ترکیب می کند. محلول های کود حاوی اوره، نیترات آمونیوم و فسفات ها سازگاری کامل را در محدوده غلظت نشان می دهند.

فرمولاسیون آفت کش ها از نظر ترکیب شیمیایی بسیار متفاوت است، اما اکثر آنها سازگاری قابل قبولی با پلی اتیلن نشان می دهند. مواد فعال حل شده در حامل های آب یا روغن معمولاً به ساختار پلیمری حمله نمی کنند. امولسیفایرها و سورفکتانت های مورد استفاده در فرمولاسیون های کشاورزی ممکن است اثرات سطحی جزئی را بدون تغییر خاصیت توده ای ایجاد کنند.

فرآورده‌های نفتی از بنزین از طریق روغن‌های سوخت سنگین، اثرات پلاستیک‌سازی را که قبلاً مورد بحث قرار گرفت، ایجاد می‌کنند. بیودیزل و سوخت‌های دیزل معمولی توسط فاز آمورف HDPE نیمه کریستالی جذب می‌شوند و یک اثر پلاستیک‌سازی ایجاد می‌کنند که تحرک مولکولی و ویژگی‌های بازده را تغییر می‌دهد. ذخیره سازی سوخت نیاز به در نظر گرفتن تورم و نفوذ دارد، به ویژه برای بخش های سبک تر.

عوامل پاک کننده سازگاری ترکیبی دارند. پاک کننده های قلیایی، شوینده ها و محلول های سورفکتانت عموماً خوب عمل می کنند. پاک کننده های مبتنی بر حلال{2}} که حاوی ترکیبات معطر یا کلر هستند نیاز به آزمایش سازگاری دارند. ترکیبات آمونیوم چهارتایی که به عنوان ضدعفونی کننده استفاده می شوند، سازگاری عالی را در محدوده غلظت نشان می دهند.

دفاع در برابر چندین مسیر قرار گرفتن در معرض

قرار گرفتن در معرض مواد شیمیایی از طریق مسیرهای مجزا رخ می دهد که هر کدام عملکرد مواد را به چالش می کشد. غوطه وری نشان دهنده تهاجمی ترین شرایط است، با تماس شیمیایی در سراسر سطح تحت فشار هیدرواستاتیکی که باعث نفوذ می شود. آزمایش مقاومت شیمیایی معمولاً شامل نمونه‌های آزمایش پلاستیکی می‌شود که به مدت 60 روز در ماده آزمایشی بدون تنش مکانیکی غوطه‌ور می‌شوند و خواص کششی آن قبل و بعد از قرار گرفتن در معرض ارزیابی می‌شود.

تماس با پاشش و اسپری باعث ایجاد قرار گرفتن در معرض متناوب با دوره های خشک شدن بین رویدادها می شود. این چرخه می تواند مواد را متفاوت از غوطه وری ثابت تحت فشار قرار دهد، به ویژه برای حلال های فرار که تبخیر می شوند و باقیمانده باقی می ماند. پلی اتیلن به خوبی شرایط پاشش آب را کنترل می کند زیرا مقاومت شیمیایی آن به تهویه سطح یا لایه های محافظ بستگی ندارد.

قرار گرفتن در معرض بخار بر پلی اتیلن برای اکثر مواد شیمیایی حداقل تاثیر می گذارد. نفوذناپذیری پلیمر در برابر بخار آب به بسیاری از بخارات آلی گسترش می یابد، اگرچه حلال های معطر می توانند به آرامی نفوذ کنند. تهویه صنعتی معمولاً غلظت بخار را زیر سطوح نگه می دارد و باعث جذب قابل توجهی می شود.

ضخامت دیواره بر مقاومت از طریق طول مسیر انتشار تأثیر می گذارد. اجزای ضخیم‌تر در برابر نفوذ طولانی‌تر مقاومت می‌کنند، اگرچه دفع مواد شیمیایی جذب‌شده نیز به زمان بیشتری نیاز دارند. ضخامت، مناطق تحت تنش و شرایط فرآوری عواملی هستند که بر مقاومت نهایی رزین تأثیر می‌گذارند، بنابراین تنها راه برآورد مقاومت محصول نهایی شبیه‌سازی وضعیت واقعی است.

انتخاب درجه برای محیط های شیمیایی

انتخاب بین LDPE، MDPE و HDPE بستگی به متعادل کردن مقاومت شیمیایی با الزامات مکانیکی دارد. HDPE به دلیل نسبت استحکام به چگالی بالا، با چگالی بین 930 تا 970 کیلوگرم بر متر مکعب، داشتن نیروهای بین مولکولی قوی‌تر و استحکام کششی (38 مگاپاسکال) در مقایسه با LDPE (21 مگاپاسکال) معروف است.

HDPE حداکثر مقاومت شیمیایی را از طریق کریستالی و چگالی بالا ارائه می دهد. ساختار محکم بسته بندی شده نفوذ مواد شیمیایی را محدود می کند و مقاومت بالایی در برابر ترک خوردگی استرس محیطی ایجاد می کند. کاربردهایی که شامل مواد شیمیایی خشن، دماهای بالا یا تنش مکانیکی می‌شوند به نفع HDPE هستند.

LDPE مزایایی را ارائه می دهد که انعطاف پذیری بیش از حداکثر مقاومت اهمیت دارد. بلورینگی کمتر آن باعث افزایش طول و مقاومت در برابر ضربه در دماهای پایین می شود. LDPE به طور طبیعی بدون افزودن نرم‌کننده‌ها بسیار انعطاف‌پذیر است و در دمای نسبتاً پایین (85 درجه) ذوب می‌شود، در حالی که از نظر شیمیایی با عوامل اکسید کننده قوی بی‌اثر می‌ماند و در نهایت باعث اکسیداسیون و شکنندگی می‌شود.

MDPE حد وسط را اشغال می کند و کریستالینیتی متوسط ​​را با خواص مکانیکی متعادل ترکیب می کند. این مقاومت در برابر ترک تنشی بهتر از HDPE ارائه می کند در حالی که مقاومت شیمیایی بالاتری را در مقایسه با LDPE ارائه می دهد. MDPE دارای خواص مقاومت در برابر ضربه و افت خوب است و نسبت به HDPE حساسیت کمتری دارد و در مقابل تنش{3}}مقاومت ترک خوردگی بهتری دارد.

پلی اتیلن متقابل{0}(PEX) عملکرد را به رژیم های دمای بالاتر گسترش می دهد. PEX با اتصال عرضی HDPE یا LDPE برای بهبود مقاومت حرارتی و شیمیایی، با افزایش مقاومت در برابر دما و انعطاف پذیری مورد استفاده در لوله کشی برای توزیع آب گرم و سرد تولید می شود. فرآیند پیوند متقابل، پیوندهای شیمیایی بین زنجیره‌های پلیمری ایجاد می‌کند و از جریان در دماهای بالا جلوگیری می‌کند و در عین حال مقاومت شیمیایی را حفظ می‌کند.

عملکرد واقعی-جهانی در کاربردهای تقاضا

حمل و نقل شیمیایی کشاورزی

لوله های HDPE در برابر طیف وسیعی از مواد شیمیایی از جمله کودها، آفت کش ها و سایر مواد شیمیایی کشاورزی که می توانند به انواع مختلف مواد لوله کشی آسیب وارد کنند، مقاوم هستند. پخش کننده های کود، تجهیزات اسپری و مخازن ذخیره مواد شیمیایی به توانایی پلی اتیلن برای کنترل مخلوط های خورنده متکی هستند.

آمونیاک بدون آب، یکی از چالش برانگیزترین مواد شیمیایی کشاورزی، به مواد تخصصی نیاز دارد. در حالی که پلی اتیلن سازگاری خوبی را نشان می دهد، جزئیات کاربرد مهم است. ذخیره سازی تحت فشار در دماهای پایین فشار متفاوتی نسبت به محلول های محیطی به پلیمر وارد می کند. واشرها، اتصالات و نقاط تنش نیاز به توجه خاصی دارند.

فرمولاسیون علف کش حاوی 2،4-D، گلیفوسیت و dicamba سازگاری عالی را نشان می دهد. این مواد فعال در حامل های مختلف به ندرت به پلی اتیلن حمله می کنند. مخازن ذخیره سازی از 50 گالن تا چندین هزار گالن از ساختار پلی اتیلن قالب گیری چرخشی استفاده می کنند.

انبار مواد شیمیایی صنعتی

مخازن و ظروف HDPE به دلیل مقاومت شیمیایی عالی و نفوذناپذیری به طور گسترده ای برای نگهداری مواد شیمیایی خطرناک استفاده می شوند. برنامه های ذخیره سازی انبوه از ترکیب پلی اتیلن از مقاومت، کارایی{1}}و پردازش پذیری استفاده می کنند.

ذخیره سازی اسید از سولفوریک تا هیدروکلریک در غلظت های صنعتی به پایداری پلی اتیلن بستگی دارد. ترکیب مولکولی غیر قطبی HDPE از نفوذ بیشتر مواد شیمیایی به مواد جلوگیری می کند، با ساختار کریستالی (از 60٪ تا 80٪) استحکام و پایداری را برای عملکرد قابل اعتماد در شرایط سخت افزایش می دهد. ملاحظات دما برای اسیدهای غلیظ که در آن رقت گرمازا می تواند دما را افزایش دهد بسیار مهم است.

محلول‌های سوزاننده شامل سدیم هیدروکسید با غلظت 50% و هیدروکسید پتاسیم ذخیره‌سازی طولانی‌مدت- در ظروف پلی‌اتیلن پیدا می‌کنند. مقاومت پلیمر نگرانی‌های مربوط به هیدرولیز استرهای کاتالیز شده پایه را که بسیاری از پلاستیک‌های مهندسی را محدود می‌کند، از بین می‌برد.

مواد شیمیایی تصفیه آب چالش های سازگاری متنوعی را ارائه می دهند. محلول های هیپوکلریت کلسیم، کلرید آهن و آلوم همگی سازگاری خوبی با گریدهای پلی اتیلن مناسب نشان می دهند. سیستم رزین مهندسی شده OR-1000 چهار برابر قدرت آنتی اکسیدانی دیواره مخزن استاندارد را برای مقاومت در برابر ترک خوردگی استرس محیطی در کاربردهای اکسید کننده فراهم می کند.

اجزای تجهیزات پردازش

اجزای پلی اتیلن اکسترود شده در تجهیزاتی که در معرض تماس مداوم شیمیایی هستند استفاده می شود. سیستم های جابجایی مواد از خواص ساختاری و ویژگی های سطحی پلی اتیلن اکسترود شده بهره می برند، با اجزای نوار نقاله، ناودان ها و راهنماهایی که نیاز به موادی دارند که جریان محصول صاف را در عین مقاومت در برابر سایش و حمله شیمیایی فراهم می کند.

محفظه های پمپ، بدنه شیرها و سیستم های لوله کشی از پلی اتیلن استفاده می کنند که در آن خوردگی فلز مشکل ساز می شود. ترکیبی از مقاومت شیمیایی و استحکام ضربه، بدون شکست فاجعه آمیز، باعث اختلال در فرآیند می شود. HDPE معمولاً برای مخازن شیمیایی، فلنج های لوله های آب، ساخت و سازهای دریایی و بسیاری از کاربردهای دیگر که نیاز به مقاومت شیمیایی دارند استفاده می شود.

برنامه های کاربردی فرآوری مواد غذایی بر روی انطباق FDA پلی اتیلن در کنار مقاومت شیمیایی سرمایه گذاری می کنند. برنامه‌های کاربردی{1}ایمن مواد غذایی از قابلیت‌های انطباق با FDA PE برای اجزایی که نیاز به تماس مستقیم با غذا دارند، با اجزای تجهیزات پردازش و ظروف ذخیره‌سازی در تأسیسات تولید مواد غذایی با الزامات ایمنی سخت‌گیرانه استفاده می‌کنند. تمیز کردن مقاومت شیمیایی تضمین می کند که تجهیزات در چرخه های بهداشتی مکرر زنده می مانند.

محدودیت ها و حالت های شکست

درک محل خرابی پلی اتیلن به همان اندازه مهم است که بدانیم کجا موفق می شود. پلی اتیلن بسیار مقاوم و بی اثر است، اما LDPE می تواند به تدریج توسط عوامل اکسید کننده قوی و برخی حلال ها مورد حمله قرار گیرد و در نتیجه نرم یا متورم شود. شناخت علائم هشدار دهنده اولیه از شکست های فاجعه آمیز جلوگیری می کند.

تغییر رنگ نشانه شروع تخریب است. پلی اتیلن در معرض اکسید کننده ها به تدریج زرد می شود و با تجمع گروه های کربونیل به قهوه ای تبدیل می شود. تغییرات رنگ نشان دهنده حمله شیمیایی مداوم است که نیاز به اقدامات اصلاحی دارد. قرار گرفتن در معرض اشعه ماوراء بنفش همراه با مواد شیمیایی اکسید کننده این فرآیند را تسریع می کند.

فرورفتگی سطحی به صورت ترک های ریز قابل مشاهده تحت بزرگنمایی ظاهر می شود. ترک خوردگی تنش محیطی از ترکیب تنش کششی و سازگاری شیمیایی حاشیه ای حاصل می شود. کریزها به آرامی منتشر می شوند اما در نهایت منجر به خرابی مکانیکی می شوند. اگر قطعات آزمایشگاهی LDPE برای همیشه تغییر رنگ دادند، یا اگر ترک‌ها یا تارهای عنکبوتی-مثل "دور زدن" شروع به ایجاد شدن کردند، زمان آن رسیده است که ظروف آزمایشگاهی قدیمی را جایگزین کنید.

تردی به صورت از دست دادن مقاومت ضربه و ازدیاد طول ظاهر می شود. پلی اتیلن که پس از تغییر شکل پلاستیکی، در حالت های شکننده شروع به شکستن می کند. این انتقال نشان‌دهنده بریدگی زنجیره‌ای ناشی از تخریب اکسیداتیو یا پیوند متقابل-از تشعشعات یا مواد شیمیایی خاص است.

ناپایداری ابعادی ناشی از تورم یا نفوذ بر کاربردهای دقیق تأثیر می گذارد. اجزایی که در معرض حلال های پلاستیک کننده قرار دارند ممکن است فراتر از حد تحمل رشد کنند. نفوذ سوخت از طریق مخازن پلی اتیلن، اگرچه آهسته است، نیاز به توجه در طراحی سیستم های مهر و موم دارد.

سوالات متداول

چه مواد شیمیایی به پلی اتیلن بیشتر حمله می کند؟

اکسید کننده ها تنها گروهی از مواد هستند که قادر به تجزیه شیمیایی پلی اتیلن هستند. عوامل اکسید کننده قوی مانند اسید نیتریک غلیظ، ازن، گاز کلر و محلول های قوی پرمنگنات از طریق مکانیسم های رادیکال آزاد حمله می کنند. این مواد شیمیایی به جای متورم کردن یا پلاستیک کردن مواد، زنجیره های پلیمری را می شکنند. دما به طور قابل توجهی بر نرخ حمله تأثیر می گذارد، با دمای بالا که تخریب اکسیداتیو را تسریع می کند.

آیا پلی اتیلن می تواند بنزین و سوخت را ذخیره کند؟

پلی اتیلن مقاومت متغیری در برابر سوخت های نفتی نشان می دهد. هم سوخت بیودیزل و هم سوخت دیزل معمولی توسط فاز آمورف HDPE نیمه کریستالی جذب می شوند و باعث ایجاد یک اثر پلاستیکی می شوند که تحرک مولکولی را اصلاح می کند. سوخت ها باعث تورم و تغییر برخی خواص بدون تخریب شیمیایی می شوند. گریدهای پلی اتیلن درجه بندی شده{4}}سوخت تخصصی دارای مواد افزودنی برای به حداقل رساندن نفوذ و حفظ ثبات ابعادی هستند. برنامه ها باید نرخ انبساط حرارتی و نفوذ را در نظر بگیرند.

آیا دما به طور قابل توجهی بر مقاومت شیمیایی تأثیر می گذارد؟

دما به شدت بر عملکرد مقاومت تأثیر می گذارد. محدوده دمای عملیاتی لوله‌های HDPE از -40 درجه فارنهایت تا 140 درجه فارنهایت ادامه می‌یابد، با تخریب حرارتی و تلفات ساختاری بیش از 140 درجه فارنهایت برای HDPE استاندارد. نرخ حمله شیمیایی به ازای هر 10 درجه افزایش تقریباً دو برابر می شود. مواد شیمیایی که سازگاری عالی را در دمای اتاق نشان می دهند ممکن است در دماهای بالا مشکل ایجاد کنند. همیشه به جای اینکه فرض کنید داده های دمای اتاق اعمال می شود، سازگاری را در دمای عملیاتی واقعی تأیید کنید.

پلی اتیلن چقدر در برابر مواد شیمیایی مقاومت می کند؟

پلی اتیلن چندین دهه خدمات را در محیط های شیمیایی سازگار ارائه می دهد. آزمایش مقاومت شیمیایی استاندارد شامل غوطه ور کردن نمونه های پلاستیکی به مدت 60 روز در مواد آزمایش و سپس ارزیابی خواص کششی است. زمانی که شرایط در محدوده‌های سازگاری قرار می‌گیرند،-عملکرد واقعی بسیار فراتر از مدت زمان آزمایش است. با این حال، مواد شیمیایی اکسید کننده و سازگاری های حاشیه ای، تخریب وابسته به زمان-را نشان می دهند. برنامه هایی که به طول عمر چند دهه ای نیاز دارند باید فاکتورهای ایمنی و بازرسی دوره ای را در خود داشته باشند.

مقاومت شیمیایی پلی اتیلن اکسترود شده از سادگی مولکولی اساسی به جای پیچیدگی مهندسی ناشی می شود. ساختار هیدروکربنی غیر قطبی پلیمر به سادگی مکان‌های واکنش کمی را برای حمله بیشتر مواد شیمیایی ایجاد می‌کند. این مقاومت غیرفعال، همراه با نفوذناپذیری نیمه{3}}کریستالی، عملکردی را ایجاد می‌کند که از تجهیزات آزمایشگاهی تا ذخیره‌سازی مواد شیمیایی صنعتی مقیاس می‌شود.

محدودیت های عملی به اندازه قابلیت ها اهمیت دارند. عوامل اکسید کننده الگوی بی اثری را می شکند، در حالی که تورم ناشی از حلال های خاص بر ثبات ابعادی تأثیر می گذارد. دما تمام فعل و انفعالات را تغییر می دهد و مقاومت را به یک ویژگی پویا و نه ایستا تبدیل می کند.

انتخاب پلی اتیلن برای خدمات شیمیایی نیاز به تطبیق ویژگی های درجه با شرایط قرار گرفتن دارد. کریستالی بودن HDPE مقاومت را برای محیط‌های سخت به حداکثر می‌رساند، در حالی که انعطاف‌پذیری LDPE برای نوردهی‌های متوسط ​​که نیاز به مقاومت در برابر ضربه دارند، مناسب است. درک هر دو قابلیت و محدودیت‌ها، پلی اتیلن را قادر می‌سازد تا به طور قابل اعتمادی در صنایع مختلف از کشاورزی و فرآوری شیمیایی خدمت کند.

خوراکی های کلیدی

پلی اتیلن از طریق ساختار مولکولی غیر قطبی خود که فاقد مکان‌های واکنشی است در برابر اسیدها، بازها و اکثر حلال‌ها مقاومت می‌کند.

اکسید کننده ها تنها گروهی هستند که قادر به تجزیه شیمیایی پلی اتیلن هستند و از طریق مکانیسم های رادیکال آزاد حمله می کنند.

هیدروکربن های معطر و حلال های کلردار به جای تخریب شیمیایی باعث تورم برگشت پذیر می شوند.

تخریب حرارتی فراتر از 140 درجه فارنهایت برای HDPE استاندارد شروع می شود و دما را به یک عامل مقاومت حیاتی تبدیل می کند

تبلور بالای HDPE در مقایسه با ساختار بازتر LDPE مقاومت شیمیایی بالاتری را ایجاد می کند