bar-menuИнформация
Главная / Главная / О поликарбонате / Химическая стойкость поликарбоната

Химическая стойкость поликарбоната

Поликарбонат часто используется в таких сферах применения, где он будет контактировать с химическими, моющими средствами или маслами, и этого нельзя будет избежать. Сопротивление поликарбоната этим веществам должно быть известно до того, как это применение будет иметь место. Информация взята из источников литературы (см. 1) и данных компании Dow Chemical, основанных на тестах поликарбоната марки Calibre и эквивалентных материалов. Представленные здесь данные описывают основные свойства поликарбоната при контакте с химическими веществами и различными соединениями. Во-первых, это - краткий обзор механизмов химических реакций, затем – описание методов, используемых для тестирования химической стойкости. Во-вторых, обсуждается сопротивление поликарбоната воде, и затем поведение поликарбоната при контакте с различными средами:

  • химикалиями;
  • дезинфицирующими средствами;
  • моющими средствами;
  • пищевыми продуктами;
  • косметическими средствами;
  • маслами и смазками.

Основные принципы химического сопротивления полимеров

Степень,в которой каждый полимер будет подвергнут воздействию химикатов,зависит от ряда параметров, связанных как с химикатом, так и с рассматриваемым полимером:

  • Полимеры более восприимчивы к растворителям или разрушающему воздействию химикатов, когда они находятся в напряженном состоянии и(или) при их деформации. Напряжение может быть внутренним, которое образуется в процессе производства изделия, или внешним, вызванным нагрузками. От природы и силы химического воздействия будет зависеть степень повреждения. В то время, как некоторые разбавленные химикаты не будут разрушать полимер, более концентрированные растворы могут оказать разрушающее воздействие.
  • Степень химического воздействия на конкретный полимер будет значительно зависеть от химической структуры полимера. Кроме того, серьезность воздействия в значительной степени зависит от молекулярной массы полимера, степени кристалличности, уровня изменения разветвления.
  • Эффекты химического экспонирования увеличиваются с повышением температуры и увеличением продолжительности соприкосновения.

Химическое воздействие может привести к частичному растворению полимеров,пластификации, химическому реагированию и абсорбированию химикатов. Это не всегда будет приводит к порче продукта, но могут измениться механические свойства и вес изделия. Для не нагруженных деталей это часто не будет оказывать влияния на их функционирование.

Более важно, что в результате химической реакции может произойти возникновение трещин под напряжением, которые могут быть обнаружены на поверхности или под поверхностью пластика. Эти трещины могут быть разных размеров - от достаточно больших, видимых невооруженным глазом,до невидимых глазу микроскопических, обнаруживаемых только за счет"выцветания" или потускнения поверхности.

Трещины под напряжением или микротрещины приводят к неисправности или отбраковке поврежденной детали. Воздействие обычно приводит преимущественно к размягчению/пластифицированию полимера, который в свою очередь снизит уровень напряжения для генерации трещины.Количество и серьезность растрескивания/образования микротрещин зависит в значительной степени от химического подобия растворенного вещества и растворителя.

 

Методы тестирования

Тестирование может проводиться как напряженных, так и не напряженных деталей. Первый– это "худший сценарий", но для таких материалов, как поликарбонат,часто используемых для изделий, несущих нагрузку, это может быть наиболее реалистичная ситуация.Погружение не нагруженного образца в воду повышенной температуры (с или без моющего или дезинфицирующего средства), может также быть использовано для тестирования водостойкости продукта.

Только несколько из применяемых в настоящее время тестов химического сопротивления стандартизированы. Большинство компаний применяют их собственные методы тестирования, что означает, что значения полученных результатов в следующих разделах будут использованы только как приблизительное указание поведения. Более того, каждый шаг в процессе производства изделия может влиять на поведение изделия, когда оно войдет в контакт с потенциально агрессивной средой. Существует несколько ASTM, DIN и ISO методов тестирования для химического сопротивления; они представлены в табл.1.

Табл. 1 Стандартизированные методы тестирования для установления сопротивления материалов химическому воздействию.

Метод

Материал

Среда

Нагрузка

Образец

Среда

Время воздействия

ASTM
D 543

пластики

Несколько предписанных

нет

Диск, диаметром 50,8 мм, толщиной 3,2 мм, минимум:3

23°C,
50% влажность

7 дней или по соглашению

ASTM
D 1239-55

Пластиковые пленки

Мыло, керосин, масла

нет

Квадрат, сторона 50 мм, минимум:3

23°C,
50% влажность

24 часа или 24 часа при 40°C

ASTM
G 22-76

пластики

Бактерии:
pseudomonas aeruginosa

нет

Диски, квадраты, длиной 50 мм, минимум:3

35-37°C,
85% влажность

Минимум 21 день

DIN 53393

Пластики, усиленные стекловолокном

Непредпи-санные

нет

Шестиугольные листы, длиной 100 мм, минимум: 2

любая

1,3,6,12 месяцев или по соглашению

DIN 53449
Или
ISO 4600

пластики

Непредпи-санные

Точечная нагрузка, изгиб

Стандартные образцы испытания на разрыв,
HDT бруски, минимум: 2

любая

24 часа,
1000 часов

 

Определение степени воздействия проводится путем:

  1. взвешивания;
  2. проведения механических испытаний (напряжение, удар) после проведения теста на химическое сопротивление.

Трещины напряжения окружающей среды.

DIN

53449 как значится в таблице 1, используется для определения восприимчивости материала к напряжению растрескивания. Три системы внешних нагрузок обычно применяются:

  • форсирование булавки диаметром 3 мм в отверстие диаметром 2,8 мм;
  • приложение изгибающего момента к испытуемому образцу;
  • приложение растягивающего усилия к образцу.

В этом случае образцы подвергаются воздействию напряжений растрескивания окружающей среды. Точность методов сложно определить, особенно когда они применяются к образцам, изготовленным методом инжекционного литья или экструзии, в которых разность напряжений обычно существенна.Результаты могут меняться от испытания к испытанию.

Должно быть учтено, что химическое сопротивление продукта может быть улучшено покрытием базового материала защитным слоем, например, краской или другим термопластичным материалом. Для непрозрачных поликарбонатных изделий защитный слой материала сопротивляется химическому воздействию,так полифенилсульфон будет снижать воздействие химикатов до минимального.

 

Гидролитическая устойчивость поликарбоната

Когда для определения гидролитической устойчивости поликарбоната используется метод в соответствии с ASTM D 543, сопротивление воде при нормальной температуре показывает хорошие результаты.

Поликарбонат будет впитывать до 0,4% с незначительным влиянием на его механические свойства. Тем не менее, предосторожности должны быть соблюдены вследующих случаях:

  1. Водопоглощение гранул поликарбоната;
  2. Влияние горячей воды или пара на изделия из поликарбоната.

Гранулы поликарбоната нормально содержат влагу до тех пор, пока они не будут подвергнуты инжекционному литью или экструзии. Если они не будут предварительно просушены, это приведет к вспениванию или появлению отметин на произведенном изделии. В этом случае рекомендуется предварительная сушка гранул при температуре 120 С в течение 4 часов.

Преждевременное старение (присадок?) будет обычно снижать сопротивление поликарбоната горячей воде и/или пару, особенно, когда это исследуется в комбинации с моющими растворами.

Гидролитическая устойчивость существенно снижается, когда присутствуют значительные внутренние напряжения, которые, в свою очередь, зависят от используемых условий производства. Регулировки режимов работы машины и конструкции пресс-форм должны быть предприняты,чтобы минимизировать возникновение внутренних напряжений. Если выполняется сравнительное испытание, изделия должны содержать подобные степени внутренних напряжений. Они могут быть определены как экспертизой с поляризованным светом так и исполняя роль испытаний на сжатие.

Очистка поликарбоната

CALIBRE

Некоторые вторичные операции, такие как соединение изделий из поликарбоната Calibre,требуют очистки поверхности от загрязнения, смазок и средств,улучшающих разъем пресс-формы. Растворители, подходящие для очистки поликарбоната, включают: этанол, изопропанол, нефтяные эфиры, гептан,белый керосин и умеренное мыло. Как можно увидеть в следующих таблицах,сопротивление поликарбоната этим растворителям хорошее.

Растворители,которые не должны быть использованы, включают кетоны, толуол, трихлорэтилен и бензол, каждый из которых вызывает трещины или микротрещины.

Сопротивление химикалиям

В принципе, поликарбонат может Хорошо выдерживать спирты и разбавленные или концентрированные кислоты. Проблемы возникают с галоидированными углеводородами, фенолами, сложными эфирами, кетонами и щелочами. Приведенные ниже испытания выполнялись в основном в соответствии с ASTM D 543,и результаты, которые продемонстрированы во всех следующих таблицах, получены из образцов с низкими внутренними напряжениями. Другие результаты были получены при использовании подобных методов или ESCR-тестирования. Испытания проводились при двух температурах, с не нагруженными образцами, погруженными в течение 180 дней. После испытаний измерялисьвес и предел прочности. Изменение веса более, чем на 1% и изменение предела прочности более, чем на 5% рассматриваются как значительные.

Степени сопротивления приведены как следующие:

  • Хорошо:отсутствие изменений или небольшие изменения физических свойств:изменение веса менее, чем на 1%; изменение предела прочности менее, чем на 5%.
  • Средне:некоторые изменения физических свойств возникают после длительного воздействия, когда либо изменение веса больше, чем 1%, либо изменение предела прочности больше, чем 5%.
  • Плохо:Существенные изменения физических свойств возникают после короткого периода воздействия: и изменение веса более, чем на 1%, и снижение предела прочности более, чем на 5%. Использование поликарбоната в этих применениях не рекомендуется.

Приведенные ниже показатели являются только признаками и не могут быть объединены как доказательство сопротивления любых изделий некоторым веществам.Испытание образцов при фактически внешних условиях воздействия будет иметь лучшее указание характеристики. В следующих таблицах "н.д."указывает "нет данных". Там, где данные есть, характеристика дана под влиянием окружающих условий внешней среды (23 С, 50% влажности) и повышенных температур (73 С, 50% влажности).

Кислоты

Компонент

Концентрация

При условиях окружающей среды

При повышенной температуре

Уксусная кислота

5%

10%

50%

70%

ледниковый

Хорошо

Хорошо

Хорошо

Плохо

Плохо

Н.д.

Плохо

Плохо

Плохо

Плохо

Бензойная кислота

10%

Средне/Плохо

Плохо

Борная кислота

Н.д.

Хорошо

Н.д.

Хромовая кислота

10%

20%

50%

Хорошо

Хорошо

Средне

Н.д.

Н.д.

Н.д.

Лимонная кислота

10%

Хорошо

Н.д.

Муравьиная кислота

10%

40%

70%

97-99%

Хорошо

Н.д.

Средне

Плохо

Н.д.

Плохо

Плохо

Плохо

Соляная кислота

10%

20%

35%

Хорошо

Средне

Плохо

Н.д.

Н.д.

Н.д.

Фтористый водород

Концентрир.

Хорошо/Средне

Н.д.

Молочная кислота

85%

Хорошо

Средне/Плохо

Азотная кислота

10%

50%

70%

Хорошо

Средне/Плохо

Плохо

Хорошо

Средне

Плохо

Олеиновая кислота


Хорошо

Н.д.

Ortho

фосфорная кислота

10%

100%

Хорошо

Хорошо

Средне?

Хорошо?

Щавелевая кислота

10%

30%

Хорошо

Н.д.

Н.д.

Плохо (трескается)

Пикриновая кислота

2%

Средне

Н.д.

Фосфорная кислота

85%

Хорошо

Хорошо

Серная кислота

70%

90%

Хорошо

Средне

Хорошо

 

Щелочи

Компонент

Концентрация

При условиях окружающей среды

При повышенной температуре

Гидроокись аммония

5%

30%

Средне (трескается)

Плохо

Н.д.

Плохо

Гидроокись калия

1%

концентрир.

Средне (трескается)

Плохо

Н.д.

Плохо

Углекислый натрий

15%

Хорошо

Средне

Гидроокись натрия

1%

концентрир.

Средне (трескается)

Плохо

Н.д.

Плохо

Соли

Компонент

Концентрация

При условиях окружающей среды

При повышенной температуре

Фтористый аммоний

Нашатырь

Сернокислый аммоний

Сернистокислый аммоний

Аммиачная селитра

-

10%

10%

-

 

10%

Плохо

Хорошо

Хорошо

Плохо

 

Н.д.

Плохо

Н.д.

Хорошо

Н.д.

 

Хорошо

Хлористый алюминий

Алюминиевый оксалат

Сернокислый алюминий

Sat.

-

10%

Хорошо

Хорошо

Хорошо

Плохо

Н.д.

Хорошо

Хлористый барий

Бромистый барий

10%

10%

Хорошо

Н.д.

Хорошо

Средне

Хлористый кальций

Азотнокислый кальций

Хлорноватокислый кальций

10%

10%

 

-

Хорошо

Хорошо

 

Хорошо

Хорошо

Хорошо

 

Н.д.

Медный хлорид

Медная соль серной кислоты

Sat.

Sat.

Хорошо

Хорошо

Н.д.

Н.д.

Хлористое железо

Железная соль серной кислоты

Sat.

10%

Хорошо

Хорошо

Хорошо

Н.д.

Хлористый магний

Сернокислый магний

10%

sat.

Хорошо

Хорошо

Хорошо

Н.д.

Сернокислый никель

Sat.

Хорошо

Н.д.

Бромистый калий

Углекислый калий

Цианистый калий

Хлористый калий

Хромовокислый калий

Марганцовистокислый калий

Азотнокислый калий

Сернокислый калий

Sat.

Sat.

 

 

Sat.

Sat.

10%

 

Sat.

Sat.

Хорошо

Хорошо

Плохо

Хорошо

Хорошо

Хорошо

 

Хорошо

Хорошо

Н.д.

Н.д.

Н.д.

Н.д.

Н.д.

Хорошо

 

Н.д.

Н.д.

Хлористый натрий

Хлорноватокислый натрий

Хромовокислый натрий

Углекислый натрий

Азотнокислый натрий

Сернистый натрий

Сернокислый натрий

10%

10%

 

10%

 

10%

10%

10%

10%

Хорошо

Хорошо

 

Хорошо

 

Хорошо

Плохо

Хорошо

Хорошо

Хорошо

Н.д.

 

Хорошо

 

Н.д.

Н.д.

Хорошо

Хорошо

Сернокислый цинк

Sat.

Хорошо

Н.д.

Спирты

Компонент

Формула, концентрация

При условиях окружающей среды

При повышенной температуре

Аллиловый спирт

Амиловый спирт

Бензиловый спирт

Бутиловый спирт

Изооктиловый спирт

Изопропиловый спирт

Этиловый фенилом алкоголь

Пропаргиловый спирт

dowanol

pm


Средне

Хорошо

Плохо

Хорошо

Средне

Средне

Плохо

 

Хорошо

Плохо

Н.д.

Средне

Н.д.

Хорошо

Н.д.

Средне

Н.д.

 

Н.д.

Н.д.

Этиловый спирт

Этиловый спирт

2-амино этиловый спирт

90%

100%

Хорошо

Н.д.

Плохо

Хорошо

Плохо

Плохо

Метанол


Плохо

Плохо

Циклогексанол


Средне

Средне

Глицерин


Средне

Н.д.

(Ди) Этиленгликоль

Бутиленгликоль


 

Хорошо

Хорошо

 

Хорошо

Н.д.

Эфиры, сложнае эфиры

Компонент

Формула, концентрация

При условиях окружающей среды

При повышенной температуре

Амилацетат


Н.д.

Средне

Бутилацетат


Н.д.

Плохо

Бутилфталат

Фталат амила/октила


Н.д.

Плохо

Средне

Н.д.

Этилацетат


Плохо

Плохо

Эфир бутила


Н.д.

Средне

Простой этиловый эфир


Плохо

Плохо

Тетрагидрофуран


Н.д.

Плохо

Альдегиды / фенолы / кетоны

Компонент

Формула, концентрация

При условиях окружающей среды

При повышенной температуре

Ацетальдегид

Бензойный альдегид

Формальдегид

Фурфурол


Плохо

Н.д.

Н.д.

Н.д.

Н.д.

Плохо

Плохо

Плохо

Ацетон

Метилфенилкетон

Циклогексанон


Плохо

Н.д.

Плохо

Плохо

Плохо

Плохо

Этиловый метилом кетон

Метилизобутилкетон


Плохо

 

Плохо

Плохо

 

Н.д.

М. Крезол

Фенол


Плохо

Плохо

Плохо

Плохо

Углеводороды

Компонент

Формула, концентрация

При условиях окружающей среды

При повышенной температуре

Бензол


Плохо

Плохо

Циклогексан

Циклогексен


Хорошо

Плохо

Средне

Н.д.

Гептан


Хорошо

Хорошо

Гексан


Хорошо

Хорошо

IsoОктан


Плохо

Н.д.

Сольвентнафта


Средне

Н.д.

Бутан, пропан

газ или жидкость

Хорошо

Н.д.

Пентан


Хорошо

Н.д.

Стирол


Плохо

Н.д.

Толуол


Плохо

Плохо

Ксилол


Плохо

Плохо

Галоидированным
organics

Компонент

Формула, концентрация

При условиях окружающей среды

При повышенной температуре

Хлорангидрид уксусной кислоты

Benzylchloride

Тетрахлорметан

Хлорбензол

2-chloroethanol

2-chloroethane

3-chloroethane

4-chloroethane

3-chloroethene

Хлороформ

Chlorophenol

Epichlorhydrin

Хлористый этилен

 

 

 

 

 

 

5%

Н.д.

 

Н.д.

Плохо

Плохо

Н.д.

Плохо

Плохо

Плохо

Плохо

Плохо

Н.д.

Н.д.

Н.д.

Плохо

 

Плохо

Плохо

Плохо

Плохо

Плохо

Плохо

Плохо

Н.д.

Плохо

Средне

Плохо

Плохо

Хлористый метилен


Плохо

Плохо

Бромбензол
Бромистый этилен


Плохо

Плохо

Н.д.

Н.д.

Нитрилы / нитросоединения и амины

Компонент

Формула, концентрация

При условиях окружающей среды

При повышенной температуре

Ацетонитрил

Акрилонитрил

Бензонитрил


Н.д.

Плохо

Н.д.

Плохо

Н.д.

Плохо

Нитробензол

Нитрометан


Плохо

Н.д.

Плохо

Плохо

Анилин

N – бутиламин

Ди Толуидин

Этилендиамин

Тетрагидрооксазин

Пиридин, тетралин

Dekaline

Амин метилена


Плохо

Н.д.

Н.д.

Н.д.

Н.д.

Н.д.

Хорошо

Плохо

Плохо

Плохо

Плохо

Плохо

Плохо

Плохо

Н.д.

Н.д.

Газы

Компонент

Формула, концентрация

При условиях окружающей среды

При повышенной температуре

Хлор (влажный)

Хлор (сухой)


Средне

Плохо

Н.д.

Н.д.

ФреонTF

12

22


Хорошо

Плохо

Плохо

Н.д.

Н.д.

Н.д.

frigen113


Хорошо

Н.д.

Воздух

Нормальное исп.

Хорошо

Хорошо

nitroseгазы


Плохо

Н.д.

Легкий газ

Нормальное исп.

Хорошо

Н.д.

Моющие средства

Влияние моющих средств на химическую структуру поликарбоната различно.Некоторые очень агрессивны, но во многих случаях нет воздействия. Повышенные температуры, при которых применяются эти продукты, могут снизитьхимическую стойкость к ним поликарбоната. Пожалуйста, имейте ввиду, что повышенные температуры в этом разделе значатся 60°C.

Компонент

Концентрация

При условиях окружающей среды

При повышенной температуре

Ajax®

1%

Хорошо

Хорошо

bo-peep®

Н.д.

Хорошо

Хорошо

Воск для натирания полов

концентрированный

Средне

Средне

Эмульсия силиконового масла

Н.д.

Хорошо

Хорошо

spik& span®  Lysol

Н.д.

Плохо

Плохо

Отбеливающее средство vanish®

Н.д.

Хорошо

Н.д.

top Job®

Pine power®

0,05%

Хорошо

Плохо

Плохо

Н.д.

Дезинфицирующие вещества

Поликарбонатсопротивляется большинству веществ, использующихся для дезинфекции, темдольше, чем ниже концентрация. Сопротивление снижается с увеличениемколичества внутренних или внешних напряжений.

Компонент

Концентрация

При условиях окружающей среды

При повышенной температуре

Хлорамин

Н.д.

Хорошо

Н.д.

Оттенок иода


Средне

Н.д.

Карболовая кислота

Н.д.

Плохо

Н.д.

TB-lysoform

Н.д.

Плохо

Н.д.

Пергидроль

Н.д.

Хорошо

Н.д.

Спирт

Нормальное использование

Средне

Н.д.

Водород оксид супер

30%

Хорошо

Н.д.

micro-bac®

1,5%

Хорошо

Н.д.

Beaucoup®

1%

Хорошо

Н.д.

Cidex®

Н.д.

Хорошо

Н.д.

Tri-quat®

1,5%

Хорошо

Н.д.

Staphene®

2%

Хорошо

Н.д.

enviroquat, покрытие®

0,5%

Хорошо

Н.д.

UKG П®

2%

Хорошо

Н.д.