高分子材料的腐蚀
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随温度增加，分子链热运动加剧，层次变少，表明溶胀和溶解加快。 在T＞Tf时就只有I区，这时高聚物呈粘流态，溶解过程实际上变为 两种液体的混合过程。
四.环境应力开裂[6-11]:
指在应力与介质(如表面活性物质)共同作用下，高分 子材料出现银纹，并进一步生长成裂缝，直至发生脆 性断裂；
五.渗透破坏：
主价键: 碳--碳键---是高聚物链强度的主要来源． 次价键:范得华力，氢键，偶极键
一.降解：是高聚物的化学键受到光、热、机械
作用力、化学介质等因素的影响，分子链发生断裂， 从而引发的自由基链式反应。
微生物以及太阳光也能使高分子材 料发生降解。
1.菌类的氧化降解
微生物的营养要素： 与其它生物一样，微生物必须不断地从外界 吸收所需的各类营养物质，利用体内的酶将其分解利用，再转 变为细胞自身的组成物质。
高分子材料
—— 高分子材料的腐蚀
复合1001 杨佑高 3100706013
主要内容
高分子材料的概述
1.高分子材料的概念 2.组成 3.分类
高分子材料的腐蚀
化学老化 物理老化
高分子材料的概述
一、高分子材料的基本概念 高分子材料是以高分子化合物为主要组分的 材料。常称聚合物或高聚物。 高分子化合物的分子量一般>10^4 。 高分子化合物有天然的，也有人工合成的。 工业用高分子材料主要是人工合成的。
聚乙烯分子链
2 、高分子材料的分类
⑴ 按用途分塑料、橡胶、纤维、胶粘剂、 涂料等。 ⑵ 按聚合物反应类型分为加聚物和缩聚物。
⑶ 按聚合物的热行为分为热塑性聚合物和
热固性聚合物 ⑷ 按主链上的化学组成分为碳链聚合物、 杂链聚合物和元素有机聚合物
3、常见的高分子产品
高分子材料的腐蚀
这种现象被称为物理老化或“存放 效应”。
物理老化的特点： 1）可逆 2）自
减速
对性能的影响：1）密度升高 2）强 度增加 3）韧性降低
总结：
高分子材料作为一种应用广泛的功能 材料，有着诱人的发展前景，通过它 的腐蚀机理，开发新型材料，拓宽其 应用领域，提高回收利用率，造福人 类。
参考文献
2 对应波长：
400nm~300nm
太阳光波长：
290~400nm 3对应能量： 400~300kJ/mol
二.交联[3]：是指断裂了的自由基再互相作 用产生交联结构.
三.溶胀与溶解[1-2]：
是指溶剂分子渗入材料内部，破坏大分子 间的次价键，与大分子发生溶剂化作用， 引起的高聚物的溶胀和溶解。
THANK
YOU
温度对高聚物溶解的影响[1,3-4]
线形非晶态高聚物随着温度的变化呈现出玻璃态，高弹态和粘流态三种 物理状态 玻璃态： T<Tg 高弹态： Tg <T<Tf 粘流态：T>Tf
I 液状层---全部溶剂化 II 凝胶层—有大量溶剂,
部分溶解 III 固体溶胀层—溶剂较少 IV 渗透层—溶剂很少
内因：化学结构的改变
外因：物理因素
老化主要表现在：
(1)外观的变化：污渍、斑点、银纹、裂缝 (2)物理性能的变化：包括溶解性、溶胀性、 以及耐寒、耐热等 (3)力学性能的变化：如抗张强度、弯曲强 度、抗冲击强度等
(4)电性能的变化：如绝缘电阻、电击穿强 度、介电常数等
百度文库
老化的分类
老化可分为化学老化与物理老化两类。 （1）化学老化：是指化学介质或化学介质与 其他因素共同作用下所发生的高分子材料被破坏 现象。 化学过程-------化学反应,主要发生了大分子 的降解和交联作用. 主键断裂是不可逆的
物理过程------没有化学反应发生，多数是次价键被破坏 如溶胀与溶解，环境应力开裂，渗透破坏等
指高分子材料用作衬里，当介质渗透穿过 衬里层而接触到被保护的基体(如金属)时， 所引起的对基体材料的破坏。 腐蚀介质渗入高分子材料内部会引起反应。 高分子材料的大分子及腐蚀产物因热运动 较困难，难于向介质中扩散，所以，腐蚀 反应速度主要取决于介质分子向材料内部 的扩散速度。
（2 ）物理老化[5]：仅指由于物理 作用而发生的可逆性的变化，不 涉及分子结构的改变。 玻璃态高聚物多数处于非平衡态， 是不稳定的,在玻璃化温度Tg以下 存放过程中会逐渐趋向稳定的平衡 态，从而引起高聚物材料的物理力 学性能随存放或使用时间而变化，
溶解和溶胀与高聚物的聚集态结构是 晶态还是非晶态结构有关，也与高分子是 线形还是网状、高聚物的分子量大小及温 度等因素密切相关。
溶胀
宏观上体积显著膨胀，虽仍保持固态性能，但 强度、伸长率急剧下降，甚至丧失其使用性能。
下图为硬聚氯乙烯中水的渗入量对其性能的影响：
溶解
高聚物发生溶胀后是否发生溶解，取决于其分 子结构． 线形结构-------溶胀可以一直进行下去。大分子 充分溶剂化后，也可缓慢地向溶剂中扩散形成均 一的溶液，完成溶解过程。 网状体型结构----溶胀只能使交联伸直，难以使 其断裂，所以这类高聚物只能溶胀不能溶解。
高分子材料一般具有优越的耐腐蚀性能。 多数高分子材料在无机介质（酸、碱 和盐溶液）中具有较好的耐蚀性，显得比 金属优越．但在有机介质中其耐蚀性却不
如金属。
但有些塑料在无机酸、碱溶液中很快 被腐蚀．如尼龙只能耐较稀的酸、碱溶液， 而在浓酸、浓碱中则会遭到腐蚀。
老化的定义
高分子材料在加工、储存和使用过程中， 由于内、外因素的综合作用，其物理化学 性能和机械性能逐渐变坏，以至最后丧失 使用价值，这种现象称为高分子材料的腐 蚀，通常称之为老化。
[1]何景君、张江东等，高分子物理[M],复旦大学出版社，1990. [2]风达飞、唐颂超，高分子材料成型加工[M]，中国轻工业出版社，1999. [3]宋锐，等.高分子学报，1998, 5:586-590. [4]钱人元，等.高分子学报，1997, 3:343-346. [5]杨世伟、常铁军，材料腐蚀与防护[M]，哈尔滨工程大学出版社，2007 [6]BORWER DI. AN Introduction to Polymer Physics[M],Cambridge Eng: Cambridge University Press,2002:Chapter 4,5,10-12. [7]MANDELKERN L.Crystallization of Polymers[M]. 2ed. Cambridge Eng: 2004:Vol.1. Equilibrium Concepts,Chapter 1-6,2004:Vol.2. Kinetics and Mechanism,Chapter 9. [8]SPERLING L H.Introction to Physical Polymer Science[M],4th ed.New York: John Wiley & Sons,2006:Chapter 5-7. [9] MARK J E,et al.Physical Properties of Polymers[M].3rd ed.Cambridge Eng: Cambridge University Press,2004:Chapter 4-5. [10]STROBL G. The physics of Polymers[M].2nd ed,Berlin:Springer,1997: Chapter 4. [11]HIROYUKI TADOKORO.Stucture of Crystalline Polymers[M].New york: Wiley,1979:chapter 2,7.
1、高分子化合物的组成
由简单的结构单元重复连接而成。如由乙烯合成聚
乙 烯 : CH2=CH2+CH2=CH2+→-CH2-CH2-CH2CH2- , 可简写成 n [ CH2–CH2 ]n CH2=CH2→ 。 组成聚合物的低分子化合物称为单体。
聚合物的分子为很长的链条，称为大分子链。 大分子链中重复结构单元(如聚乙烯中 [ CH2–CH2 ]n )称为链节。
.按营养物质中所含主要元素成分及在微生物生长繁殖中的生理功 能不同，可将其分为：碳源、氮源、无机盐和生长因子。
发生霉腐的要素有：微生物；营养物质 ( 碳源、氮源、无机盐和
生长因子 ) ；环境 ( 温度、空气、湿度、 pH 值等 )
2.太阳光的氧化降
解
原因： 1共价键的解离能： 300~500kJ/mol
四.环境应力开裂[6-11]:
指在应力与介质(如表面活性物质)共同作用下，高分 子材料出现银纹，并进一步生长成裂缝，直至发生脆 性断裂；
五.渗透破坏：
主价键: 碳--碳键---是高聚物链强度的主要来源． 次价键:范得华力，氢键，偶极键
一.降解：是高聚物的化学键受到光、热、机械
作用力、化学介质等因素的影响，分子链发生断裂， 从而引发的自由基链式反应。
微生物以及太阳光也能使高分子材 料发生降解。
1.菌类的氧化降解
微生物的营养要素： 与其它生物一样，微生物必须不断地从外界 吸收所需的各类营养物质，利用体内的酶将其分解利用，再转 变为细胞自身的组成物质。
高分子材料
—— 高分子材料的腐蚀
复合1001 杨佑高 3100706013
主要内容
高分子材料的概述
1.高分子材料的概念 2.组成 3.分类
高分子材料的腐蚀
化学老化 物理老化
高分子材料的概述
一、高分子材料的基本概念 高分子材料是以高分子化合物为主要组分的 材料。常称聚合物或高聚物。 高分子化合物的分子量一般>10^4 。 高分子化合物有天然的，也有人工合成的。 工业用高分子材料主要是人工合成的。
聚乙烯分子链
2 、高分子材料的分类
⑴ 按用途分塑料、橡胶、纤维、胶粘剂、 涂料等。 ⑵ 按聚合物反应类型分为加聚物和缩聚物。
⑶ 按聚合物的热行为分为热塑性聚合物和
热固性聚合物 ⑷ 按主链上的化学组成分为碳链聚合物、 杂链聚合物和元素有机聚合物
3、常见的高分子产品
高分子材料的腐蚀
这种现象被称为物理老化或“存放 效应”。
物理老化的特点： 1）可逆 2）自
减速
对性能的影响：1）密度升高 2）强 度增加 3）韧性降低
总结：
高分子材料作为一种应用广泛的功能 材料，有着诱人的发展前景，通过它 的腐蚀机理，开发新型材料，拓宽其 应用领域，提高回收利用率，造福人 类。
参考文献
2 对应波长：
400nm~300nm
太阳光波长：
290~400nm 3对应能量： 400~300kJ/mol
二.交联[3]：是指断裂了的自由基再互相作 用产生交联结构.
三.溶胀与溶解[1-2]：
是指溶剂分子渗入材料内部，破坏大分子 间的次价键，与大分子发生溶剂化作用， 引起的高聚物的溶胀和溶解。
THANK
YOU
温度对高聚物溶解的影响[1,3-4]
线形非晶态高聚物随着温度的变化呈现出玻璃态，高弹态和粘流态三种 物理状态 玻璃态： T<Tg 高弹态： Tg <T<Tf 粘流态：T>Tf
I 液状层---全部溶剂化 II 凝胶层—有大量溶剂,
部分溶解 III 固体溶胀层—溶剂较少 IV 渗透层—溶剂很少
内因：化学结构的改变
外因：物理因素
老化主要表现在：
(1)外观的变化：污渍、斑点、银纹、裂缝 (2)物理性能的变化：包括溶解性、溶胀性、 以及耐寒、耐热等 (3)力学性能的变化：如抗张强度、弯曲强 度、抗冲击强度等
(4)电性能的变化：如绝缘电阻、电击穿强 度、介电常数等
百度文库
老化的分类
老化可分为化学老化与物理老化两类。 （1）化学老化：是指化学介质或化学介质与 其他因素共同作用下所发生的高分子材料被破坏 现象。 化学过程-------化学反应,主要发生了大分子 的降解和交联作用. 主键断裂是不可逆的
物理过程------没有化学反应发生，多数是次价键被破坏 如溶胀与溶解，环境应力开裂，渗透破坏等
指高分子材料用作衬里，当介质渗透穿过 衬里层而接触到被保护的基体(如金属)时， 所引起的对基体材料的破坏。 腐蚀介质渗入高分子材料内部会引起反应。 高分子材料的大分子及腐蚀产物因热运动 较困难，难于向介质中扩散，所以，腐蚀 反应速度主要取决于介质分子向材料内部 的扩散速度。
（2 ）物理老化[5]：仅指由于物理 作用而发生的可逆性的变化，不 涉及分子结构的改变。 玻璃态高聚物多数处于非平衡态， 是不稳定的,在玻璃化温度Tg以下 存放过程中会逐渐趋向稳定的平衡 态，从而引起高聚物材料的物理力 学性能随存放或使用时间而变化，
溶解和溶胀与高聚物的聚集态结构是 晶态还是非晶态结构有关，也与高分子是 线形还是网状、高聚物的分子量大小及温 度等因素密切相关。
溶胀
宏观上体积显著膨胀，虽仍保持固态性能，但 强度、伸长率急剧下降，甚至丧失其使用性能。
下图为硬聚氯乙烯中水的渗入量对其性能的影响：
溶解
高聚物发生溶胀后是否发生溶解，取决于其分 子结构． 线形结构-------溶胀可以一直进行下去。大分子 充分溶剂化后，也可缓慢地向溶剂中扩散形成均 一的溶液，完成溶解过程。 网状体型结构----溶胀只能使交联伸直，难以使 其断裂，所以这类高聚物只能溶胀不能溶解。
高分子材料一般具有优越的耐腐蚀性能。 多数高分子材料在无机介质（酸、碱 和盐溶液）中具有较好的耐蚀性，显得比 金属优越．但在有机介质中其耐蚀性却不
如金属。
但有些塑料在无机酸、碱溶液中很快 被腐蚀．如尼龙只能耐较稀的酸、碱溶液， 而在浓酸、浓碱中则会遭到腐蚀。
老化的定义
高分子材料在加工、储存和使用过程中， 由于内、外因素的综合作用，其物理化学 性能和机械性能逐渐变坏，以至最后丧失 使用价值，这种现象称为高分子材料的腐 蚀，通常称之为老化。
[1]何景君、张江东等，高分子物理[M],复旦大学出版社，1990. [2]风达飞、唐颂超，高分子材料成型加工[M]，中国轻工业出版社，1999. [3]宋锐，等.高分子学报，1998, 5:586-590. [4]钱人元，等.高分子学报，1997, 3:343-346. [5]杨世伟、常铁军，材料腐蚀与防护[M]，哈尔滨工程大学出版社，2007 [6]BORWER DI. AN Introduction to Polymer Physics[M],Cambridge Eng: Cambridge University Press,2002:Chapter 4,5,10-12. [7]MANDELKERN L.Crystallization of Polymers[M]. 2ed. Cambridge Eng: 2004:Vol.1. Equilibrium Concepts,Chapter 1-6,2004:Vol.2. Kinetics and Mechanism,Chapter 9. [8]SPERLING L H.Introction to Physical Polymer Science[M],4th ed.New York: John Wiley & Sons,2006:Chapter 5-7. [9] MARK J E,et al.Physical Properties of Polymers[M].3rd ed.Cambridge Eng: Cambridge University Press,2004:Chapter 4-5. [10]STROBL G. The physics of Polymers[M].2nd ed,Berlin:Springer,1997: Chapter 4. [11]HIROYUKI TADOKORO.Stucture of Crystalline Polymers[M].New york: Wiley,1979:chapter 2,7.
1、高分子化合物的组成
由简单的结构单元重复连接而成。如由乙烯合成聚
乙 烯 : CH2=CH2+CH2=CH2+→-CH2-CH2-CH2CH2- , 可简写成 n [ CH2–CH2 ]n CH2=CH2→ 。 组成聚合物的低分子化合物称为单体。
聚合物的分子为很长的链条，称为大分子链。 大分子链中重复结构单元(如聚乙烯中 [ CH2–CH2 ]n )称为链节。
.按营养物质中所含主要元素成分及在微生物生长繁殖中的生理功 能不同，可将其分为：碳源、氮源、无机盐和生长因子。
发生霉腐的要素有：微生物；营养物质 ( 碳源、氮源、无机盐和
生长因子 ) ；环境 ( 温度、空气、湿度、 pH 值等 )
2.太阳光的氧化降
解
原因： 1共价键的解离能： 300~500kJ/mol