Úvod
Fenolformaldehydové živicesú rodinou termosetových polymérnych materiálov. Keď sa uvažuje o kontakte fenolovo-živicového materiálu s chemickým prostredím, jeho vhodnosť nemožno určiť len podľa názvu skupiny živíc.
V tomto článku sa "chemická odolnosť" používa na opis nameraných zmien v materiáli na báze polyméru po vystavení špecifikovanému chemickému prostrediu. Tento článok netvrdí, že všetky fenolové živice zdieľajú univerzálnu odolnosť voči kyselinám, zásadám alebo rozpúšťadlám. Žiadne takéto univerzálne hodnotenie neplatí pre kategóriu fenolových živíc. V nižšie uvedených častiach sú uvedené princípy kontroly údajov o chemickej expozícii a informácie, ktoré by sa mali definovať pri hodnotení vhodnosti materiálu.
Krátka odpoveď
Materiály na báze fenolovej živice môžu byť hodnotené z hľadiska chemickej odolnosti, ale žiadne univerzálne hodnotenie odolnosti voči kyselinám, zásadám alebo rozpúšťadlám neplatí pre každý produkt z fenolovej živice. Vhodnosť by sa mala stanoviť pre konkrétnu vytvrdenú formuláciu alebo hotový výrobok za definovaných podmienok expozície a testu. Toto je hranica výberu materiálu založená na potrebe definovať testovaný objekt a testovacie podmienky; neznamená to, že všetky fenolové materiály fungujú zle alebo že nemožno porovnávať správne zhodné výsledky.
Prečo na testovacích podmienkach záleží
Výsledok chemickej odolnosti platí pre testovaný materiál a špecifikované podmienky expozície. Nemalo by sa považovať za univerzálnu hodnotu pre širokú rodinu polymérov. Výsledky získané zo vzoriek s rôznym zložením, históriou prípravy, konštrukciou alebo geometriou by sa nemali považovať za ekvivalentné.
Pri kontrole výsledku by sa mali identifikovať nasledujúce podrobnosti o teste a vzorke:
- Odkaz na formuláciu: Výsledky získané z rôznych formulácií by sa nemali považovať za ekvivalentné.
Chemická identita a koncentrácia: Široké kategórie ako „kyselina“ alebo „rozpúšťadlo“ sú nedostatočné; špecifické činidlo a jeho koncentrácia by mala byť identifikovaná.
- Teplota a trvanie: Výsledky získané pri rôznych teplotách alebo po rôznych časoch expozície by sa nemali považovať za rovnocenné.
Kontaktný režim: Spôsob kontaktu by sa mal uviesť a zvážiť pri porovnávaní výsledkov.
- Stav mechanického namáhania: Malo by sa zaznamenať, či bola vzorka skúšaná pri aplikovanom mechanickom namáhaní.
Výsledok získaný pre jeden materiál pri jednom súbore podmienok expozície by sa nemal považovať za platný pre iný materiál alebo iný súbor podmienok.
Definujte testovací materiál
Hodnotenie chemickej odolnosti má zmysel len vtedy, keď je fyzikálna forma testovaného materiálu jasne identifikovaná. Rôzne testovacie objekty vyžadujú odlišnú interpretáciu:
- Pevná plastová skúšobná vzorka: Štandardizovaný kupón, doštička alebo lisovaná tyčinka pripravená z vytvrdenej formulácie.
- Laminovaný živicový produkt alebo list: Je potrebné identifikovať jeho konštrukciu a formu vzorky.
- Hotový výrobok alebo komponent: Údaje z laboratórneho kupónu by sa nemali považovať za úplný výrobok bez odôvodnenia.
- Údaje získané z jednej fyzickej formy alebo typu vzorky by sa nemali zovšeobecňovať na odlišné formy alebo štrukturálne konštrukcie.
Kde je testovací objekt afenolformaldehydová živica, jeho dodávaná forma a stav vytvrdnutia by mali byť identifikované pred interpretáciou údajov o chemickej expozícii.
Príslušné testovacie štandardy
Dve široko uvádzané normy poskytujú štruktúrované rámce na hodnotenie odolnosti plastových materiálov voči chemickým činidlám.
ASTM D543-21, Štandardné postupy na hodnotenie odolnosti plastov voči chemickým činidlám, zahŕňa hodnotenie plastových materiálov vrátane liatych, za tepla lisovaných, za studena lisovaných, laminovaných živicových produktov a plošných materiálov. Predstavuje postupy v rámci praxe A (ponorný test) a praxe B (mechanické napätie a expozícia činidla za štandardizovaných podmienok aplikovaného napätia). Postupy kondicionovania zahŕňajú ponorenie a metódu mokrej náplasti v závislosti od zamýšľaného kontextu aplikácie. Namerané zmeny môžu zahŕňať hmotnosť, rozmery, vzhľad, farbu, pevnosť a iné mechanické vlastnosti.
ISO 175:2010, Plasty – Skúšobné metódy na stanovenie účinkov ponorenia do kvapalných chemikálií, špecifikuje metódy vystavenia pevných plastových skúšobných telies, bez akéhokoľvek vonkajšieho obmedzenia, kvapalným chemikáliám a určenie výsledných zmien vlastností. Zohľadňuje len testovanie ponorením celého povrchu testovacej vzorky. Vzťahuje sa na pevné plasty vo forme dosiek, rúrok, tyčí alebo dosiek s hrúbkou väčšou ako 0,1 mm a nevzťahuje sa na pórovité materiály. Nezahŕňa praskanie vplyvom prostredia. Tu opísané postupy ISO 175 sa týkajú pevných plastových vzoriek a nemali by byť prezentované ako priame testy nevytvrdenej tekutej alebo práškovej živice.
Medzištandardné porovnanie
ASTM D543-21 poznamenáva, že norma ISO 175 sa zaoberá predmetmi podobnými praxi A, ale líši sa technickým obsahom a že výsledky získané podľa týchto dvoch noriem nemožno priamo porovnávať. Výsledky získané z postupov ASTM D543 a ISO 175 by sa nemali považovať za priamo porovnateľné.
Žiadna norma nedokazuje, že fenolové živice ako trieda sú odolné voči akejkoľvek špecifickej kyseline, zásade alebo rozpúšťadle. Definujú metódy na vykonávanie a vykazovanie hodnotenia na špecifikovanej vzorke za definovaných parametrov.
Ako skontrolovať údaje o chemickej odolnosti
Pri kontrole údajov o chemickej odolnosti pre technické rozhodnutia alebo rozhodnutia o obstarávaní je užitočné overiť, či sú zdokumentované nasledujúce informácie. Toto sú praktické kontrolné body; nie všetky sú nariadené normami ASTM D543-21 alebo ISO 175:2010. Kritériá prijatia sú zvyčajne definované príslušnou špecifikáciou, zákazníkom alebo projektom.
- Identifikácia materiálu: Typ živice, referenčné zloženie, stav vytvrdnutia a popis vzorky.
- Chemické prostredie: Presná chemická identita a koncentrácia.
- Podmienky expozície: Teplota expozície a celkové trvanie.
- Kontaktný režim: Ponorenie, metóda mokrej záplaty, ako je definovaná v ASTM D543-21, alebo iný identifikovaný stav.
- Záťažové podmienky: Nenamáhané alebo testované podľa postupu aplikovaného namáhania opísaného v ASTM D543-21 Prax B.
- Testovacia norma: Referenčná norma a postup, ako napríklad ASTM D543-21 Practice A alebo ISO 175:2010.
- Merané vlastnosti: Zmeny hmotnosti, rozmerov, vzhľadu, farby alebo mechanickej pevnosti.
- Kritériá prijateľnosti: Prahové hodnoty definujúce prijateľný alebo neprijateľný výkon pre zamýšľanú službu, ako je špecifikované v príslušnej požiadavke.
Všeobecné tvrdenie ako „odolný voči chemikáliám“ bez týchto podporných parametrov poskytuje neadekvátny základ pre výber materiálu.
Technický dopyt
Keď požadujete údaje o chemickej odolnosti alebo hodnotíte materiál na báze fenolovej živice pre konkrétnu aplikáciu, poskytnutie nasledujúcich informácií pomôže pri relevantnom preskúmaní údajov. Pre konkrétnu požiadavku by sa mala identifikovať príslušná testovacia metóda, požadovaná dokumentácia a akceptačné kritériá.
Forma materiálu: Vytvrdená čistá živica, formovacia hmota, laminát, kompozit alebo hotový výrobok.
- Podrobnosti o zložení: Výstuže, plnivá alebo systémy aditív, ak sú použiteľné.
- Chemické činidlo: Špecifická chemická identita a koncentrácia.
- Expozičná teplota: Zamýšľaný rozsah prevádzkových teplôt, ak je to relevantné.
- Trvanie expozície: Celkový čas a či je expozícia nepretržitá alebo prerušovaná.
- Kontaktný režim: Zamýšľané podmienky kontaktu, ako je ponorenie, postriekanie alebo rozliatie, aby bolo možné zvoliť vhodný testovací postup.
- Mechanické namáhanie: Prítomnosť a povaha prevádzkových napätí.
- Geometria vzorky alebo komponentu: Príslušné rozmery a stav povrchu.
- Kritériá prijatia: Prípustné zmeny hmotnosti, rozmerov, vzhľadu alebo mechanických vlastností pre zamýšľanú službu.
Kdefenolová živica pre kompozitné materiályUvažuje sa, že údaje o chemickej odolnosti by sa mali generovať pre príslušný vytvrdený kompozitný systém a nemali by sa odvodzovať iba z názvu skupiny živíc.
Záver
Materiály na báze fenolovej živice môžu byť hodnotené z hľadiska chemickej odolnosti, ale výsledné údaje majú význam iba vtedy, keď je explicitne definovaná forma materiálu, chemické prostredie, podmienky expozície a testovacia metóda. Na kategóriu fenolových živíc sa nevzťahuje žiadne univerzálne hodnotenie odolnosti voči kyselinám, zásadám alebo rozpúšťadlám. Vhodnosť pre cieľovú aplikáciu by sa mala stanoviť pomocou údajov získaných zo špecifického vytvrdeného prípravku alebo hotového výrobku v podmienkach reprezentujúcich službu.
Referencie
- ASTM International. (2021). ASTM D543-21, Štandardné postupy na hodnotenie odolnosti plastov voči chemickým činidlám.https://doi.org/10.1520/D0543-21
- Medzinárodná organizácia pre normalizáciu. (2010). ISO 175:2010, Plasty – Skúšobné metódy na stanovenie účinkov ponorenia do kvapalných chemikálií (3. vydanie).https://www.iso.org/standard/55483.html