Физико-химические свойства

Комплекс физико-химических свойств характеризует взаимодей­ствие пластмасс с агрессивными газами или жидкостями, а также про­цессы переноса через материал жидкостей, паров и газов, процессы термо- и фотоокисления.

Стойкость к агрессивным средам определяется сохранением за­данного комплекса эксплуатационных свойств материала при воздей­ствии жидкой или газообразной среды. Она зависит в значительной сте­пени от природы полимера, содержания низкомолекулярных примесей и добавок, входящих в рецептуру пластмассы, а также от условий взаи­модействия с агрессивной средой (температура, давление, механичес­кие нагрузки и т.д.).

Воздействие агрессивной среды на полимер может приводить к из­менению его структуры и свойств без нарушения целостности материа­ла или сопровождаться его разрушением. Механизм разрушения, ха­рактер и степень влияния среды зависят от напряженного состояния материала тары. Среда обычно ускоряет действие напряжения. Напря­жение в свою очередь оказывает влияние на действие среды, затрудняя ее диффузию в полимер. Результат одновременного влияния агрессив­ных сред и механических напряжений зависит от характера действия каждого из этих факторов. По характеру воздействия на полимер агрессивные среды разделя­ют на две группы — физически и химически активные.

Физически активные среды вызывают обратимые изменения поли­мера, не сопровождающиеся разрушением химических связей. Приме­рами воздействия физически активных сред являются процессы набу­хания и растворения. Интенсивность воздействия зависит от сходства структуры среды (например, растворителя) и полимера.

Химически активные среды вызывают необратимые изменения хи­мической структуры полимера. Интенсивность химического воздей­ствия определяется реакционной способностью среды и полимера. Карбоцепные полимеры, как правило, стойки к полярным агрессивным сре­дам. Гетероцепные полимеры сравнительно легко разрушаются под дей­ствием кислот, щелочей, горячей воды.

Некоторые среды могут быть одновременно и физически, и хими­чески активными. К таким средам относятся поверхностно-активные вещества (ПАВ). Они оказывают специфическое воздействие на поли­меры — снижают их прочность под влиянием адсорбционного воздей­ствия (так называемый эффект Ребиндера).

Происходящие в полимере физико-химические изменения под воз­действием агрессивных сред принято называть процессом хемодеструкции. Скорость хемодеструкции определяется скоростью рас­пада химически нестойких связей полимера под влиянием молекул аг­рессивной среды. Химически нестойкими могут быть связи в основ­ных и боковых цепях, а также в концевых группах. В зависимости от соотношения скоростей диффузии агрессивных веществ в полимер и распада химических связей можно выделить три различных режима процесса хемодеструкции.

1. Скорость диффузии значительно превышает скорость распада химических связей. В этом случает после набухания полимера в агрес­сивной среде деструкция происходит во всем его объеме с определен­ной скоростью. Такой режим хемодеструкции называют кинетическим.

2. Скорость распада химических связей значительно превышает ско­рость диффузии. Деструкция происходит в тонком поверхностном слое полимера. Зона хемодеструкции медленно (со скоростью диффузии) перемещается внутрь материала. Такой режим хемодеструкции назы­вают диффузионным.

3. Скорость диффузии соизмерима со скоростью распада химичес­ких связей. Процесс хемодеструкции протекает в некоторой реакцион­ной зоне, размеры которой увеличиваются во времени и в пределе дос­тигают размеров всего полимерного материала.