مقدمه
رزین های فنل فرمالدئیدخانواده ای از مواد پلیمری گرما سخت هستند. هنگامی که یک ماده فنلی-رزین برای تماس با یک محیط شیمیایی در نظر گرفته می شود، مناسب بودن آن را نمی توان تنها از روی نام خانواده رزین تعیین کرد.
در این مقاله، "مقاومت شیمیایی" برای توصیف تغییرات اندازه گیری شده در یک ماده مبتنی بر پلیمر پس از قرار گرفتن در معرض یک محیط شیمیایی مشخص استفاده می شود. این مقاله ادعا نمی کند که همه رزین های فنولی در برابر اسیدها، بازها یا حلال ها مقاومت عمومی دارند. چنین رتبه بندی جهانی برای دسته رزین فنلی اعمال نمی شود. بخش‌های زیر اصول بررسی داده‌های مواجهه با مواد شیمیایی و اطلاعاتی را که باید هنگام ارزیابی مناسب بودن مواد تعریف شوند، تشریح می‌کند.
پاسخ کوتاه
مواد رزین فنلی ممکن است از نظر مقاومت شیمیایی ارزیابی شوند، اما هیچ رتبه بندی جهانی مقاومت در برابر اسید، قلیایی یا حلال برای هر محصول رزین فنلی اعمال نمی شود. مناسب بودن فرمولاسیون خشک شده خاص یا محصول نهایی تحت شرایط قرار گرفتن در معرض و تست مشخص باید مشخص شود. این یک مرز انتخاب ماده است که بر اساس نیاز به تعریف شی آزمایش و شرایط آزمایش است. این بدان معنا نیست که همه مواد فنلی عملکرد ضعیفی دارند یا اینکه نتایج به درستی مطابقت داده شده قابل مقایسه نیستند.
چرا شرایط آزمون مهم است
یک نتیجه مقاومت شیمیایی برای مواد آزمایش شده و شرایط قرار گرفتن در معرض مشخص اعمال می شود. نباید به عنوان یک ارزش جهانی برای یک خانواده پلیمری گسترده در نظر گرفته شود. نتایج به‌دست‌آمده از نمونه‌هایی با فرمولاسیون، تاریخچه آماده‌سازی، ساختار یا هندسه متفاوت نباید معادل فرض شوند.
هنگام بررسی یک نتیجه، جزئیات آزمایش و نمونه زیر باید مشخص شود:
- مرجع فرمولاسیون: نتایج به دست آمده از فرمولاسیون های مختلف را نباید معادل فرض کرد.
هویت و غلظت شیمیایی: دسته بندی های گسترده ای مانند "اسید" یا "حلال" کافی نیستند. معرف خاص و غلظت آن باید شناسایی شود.
- دما و مدت: نتایج به دست آمده در دماهای مختلف یا پس از دوره های مختلف قرار گرفتن در معرض نباید معادل فرض شوند.
حالت تماس: روش تماس باید گزارش شود و هنگام مقایسه نتایج در نظر گرفته شود.
- وضعیت تنش مکانیکی: اینکه آیا نمونه تحت فشار مکانیکی اعمال شده آزمایش شده است یا خیر، باید ثبت شود.
نتیجه به دست آمده برای یک ماده تحت یک مجموعه از شرایط نوردهی نباید در مورد ماده دیگر یا مجموعه دیگری از شرایط اعمال شود.
مواد تست را تعریف کنید
ارزیابی مقاومت شیمیایی تنها زمانی معنادار است که شکل فیزیکی ماده آزمایش شده به وضوح شناسایی شود. اشیاء آزمایشی مختلف نیاز به تفسیر متمایز دارند:
- نمونه آزمایش پلاستیک جامد: یک کوپن، صفحه یا نوار قالب‌گیری استاندارد شده که از فرمول پخته شده تهیه شده است.
- محصول یا ورق رزینی چند لایه: ساختار و فرم نمونه آن باید مشخص شود.
- مقاله یا جزء تمام شده: داده های یک کوپن آزمایشگاهی نباید بدون توجیه کل مقاله را نشان دهد.
- داده‌های به‌دست‌آمده از یک فرم فیزیکی یا نوع نمونه نباید به شکل‌های متفاوت یا ساختارهای ساختاری تعمیم داده شود.
جایی که شی آزمایشی a استرزین فنل فرمالدئیدشکل ارائه شده و حالت درمان آن باید قبل از تفسیر داده های مواجهه با مواد شیمیایی شناسایی شود.
استانداردهای آزمون مربوطه
دو استاندارد با ارجاع گسترده، چارچوب های ساختاری را برای ارزیابی مقاومت مواد پلاستیکی در برابر معرف های شیمیایی ارائه می کنند.
ASTM D543-21، روش‌های استاندارد برای ارزیابی مقاومت پلاستیک‌ها در برابر معرف‌های شیمیایی، ارزیابی مواد پلاستیکی از جمله محصولات ریخته‌گری، قالب‌گیری گرم، قالب‌گیری سرد، محصولات رزینی چند لایه و مواد ورق را پوشش می‌دهد. این روشها را تحت تمرین A (آزمون غوطه وری) و تمرین B (تنش مکانیکی و قرار گرفتن در معرض معرف تحت شرایط استاندارد کرنش اعمال شده) ارائه می دهد. بسته به زمینه برنامه مورد نظر، رویکردهای تهویه شامل غوطه وری و روش پچ مرطوب است. تغییرات اندازه گیری شده ممکن است شامل وزن، ابعاد، ظاهر، رنگ، استحکام و سایر خواص مکانیکی باشد.
ISO 175:2010، پلاستیک - روش‌های آزمایش برای تعیین اثرات غوطه‌وری در مواد شیمیایی مایع، روش‌هایی را برای قرار دادن نمونه‌های آزمایشی پلاستیک جامد، عاری از هرگونه محدودیت خارجی، در معرض مواد شیمیایی مایع و تعیین تغییرات خصوصیات ناشی از آن مشخص می‌کند. فقط آزمایش با غوطه وری کل سطح نمونه آزمایش را در نظر می گیرد. این برای پلاستیک های جامد به شکل صفحات، لوله ها، میله ها یا ورق هایی با ضخامت بیشتر از 0.1 میلی متر کاربرد دارد و برای مواد سلولی قابل استفاده نیست. ترک خوردگی استرس محیطی را پوشش نمی دهد. رویه‌های ISO 175 که در اینجا شرح داده شده‌اند، مربوط به نمونه‌های پلاستیکی جامد هستند و نباید به‌عنوان آزمایش مستقیم مایع یا رزین پودری خشک‌نشده ارائه شوند.
مقایسه بین استاندارد
ASTM D543-21 اشاره می کند که ISO 175 به موضوعی مشابه با تمرین A می پردازد اما در محتوای فنی متفاوت است و نتایج به دست آمده تحت این دو استاندارد را نمی توان مستقیماً با هم مقایسه کرد. نتایج به‌دست‌آمده از رویه‌های ASTM D543 و ISO 175 نباید مستقیماً قابل مقایسه باشند.
هیچ یک از این استانداردها ثابت نمی کند که رزین های فنلی به عنوان یک کلاس در برابر اسید، باز یا حلال خاص مقاوم هستند. آنها روش هایی را برای انجام و گزارش ارزیابی بر روی یک نمونه مشخص تحت پارامترهای تعریف شده تعریف می کنند.
نحوه بررسی داده های مقاومت شیمیایی
هنگام بررسی داده های مقاومت شیمیایی برای تصمیمات مهندسی یا تدارکات، بررسی مستند بودن اطلاعات زیر مفید است. اینها نکات بررسی عملی هستند. همه آنها توسط ASTM D543-21 یا ISO 175:2010 الزامی نیستند. معیارهای پذیرش معمولاً توسط مشخصات، مشتری یا پروژه قابل اجرا تعریف می شوند.
- شناسایی مواد: نوع رزین، مرجع فرمولاسیون، حالت پخت و شرح نمونه.
- محیط شیمیایی: هویت و غلظت شیمیایی دقیق.
- شرایط قرار گرفتن در معرض: دمای نوردهی و مدت زمان کلی.
- حالت تماس: غوطه وری، روش وصله مرطوب همانطور که توسط ASTM D543-21 تعریف شده است، یا شرایط شناسایی شده دیگری.
- شرایط تنش: بدون تنش یا تحت روش کرنش اعمال شده که در ASTM D543-21 تمرین B آزمایش شده است.
- استاندارد تست: استاندارد و رویه ارجاع شده، مانند ASTM D543-21 Practice A یا ISO 175:2010.
- خواص اندازه گیری شده: تغییرات در جرم، ابعاد، ظاهر، رنگ یا مقاومت مکانیکی.
- معیارهای پذیرش: آستانه هایی که عملکرد قابل قبول یا غیرقابل قبول را برای سرویس مورد نظر تعریف می کنند، همانطور که توسط الزامات قابل اجرا مشخص شده است.
یک ادعای عمومی مانند "مقاوم در برابر مواد شیمیایی" بدون این پارامترهای پشتیبان، مبنای ناکافی را برای انتخاب مواد فراهم می کند.
استعلام فنی
هنگام درخواست داده‌های مقاومت شیمیایی یا ارزیابی یک ماده رزین فنلی برای یک کاربرد خاص، ارائه اطلاعات زیر به پشتیبانی از بررسی داده‌های مرتبط کمک می‌کند. روش آزمون قابل اجرا، مستندات مورد نیاز و معیارهای پذیرش باید برای استعلام خاص مشخص شود.
فرم مواد: رزین تمیز، ترکیب قالب گیری، ورقه ورقه، کامپوزیت یا محصول نهایی.
- جزئیات فرمولاسیون: تقویت کننده ها، پرکننده ها یا سیستم های افزودنی، در صورت لزوم.
- معرف شیمیایی: هویت و غلظت شیمیایی خاص.
- دمای نوردهی: محدوده دمای سرویس مورد نظر، در صورت لزوم.
- مدت زمان قرار گرفتن در معرض: زمان کل و اینکه آیا قرار گرفتن در معرض مداوم یا متناوب است.
- حالت تماس: شرایط تماس در نظر گرفته شده، مانند غوطه وری، پاشیده شدن، یا ریختن، به طوری که می توان یک روش آزمایش قابل اجرا را انتخاب کرد.
- استرس مکانیکی: وجود و ماهیت تنش های خدماتی.
- هندسه نمونه یا جزء: ابعاد و وضعیت سطح مربوطه.
- معیارهای پذیرش: تغییرات مجاز در جرم، ابعاد، ظاهر یا خواص مکانیکی برای سرویس مورد نظر.
کجارزین فنولیک برای مواد کامپوزیتدر حال بررسی است، داده های مقاومت شیمیایی باید برای سیستم کامپوزیت پخت مربوطه تولید شود نه اینکه صرفاً از نام خانواده رزین استنتاج شود.
نتیجه گیری
مواد رزین فنلی را می توان از نظر مقاومت شیمیایی ارزیابی کرد، اما داده های حاصل تنها زمانی معنادار هستند که شکل ماده، محیط شیمیایی، شرایط قرار گرفتن در معرض و روش آزمایش به صراحت تعریف شده باشند. هیچ رتبه بندی جهانی مقاومت در برابر اسید، قلیایی یا حلال برای دسته رزین فنلی اعمال نمی شود. مناسب بودن برای یک برنامه هدف باید با استفاده از داده های تولید شده از فرمول خاص پخته شده یا محصول نهایی تحت شرایط نمایندگی خدمات ایجاد شود.
مراجع
- ASTM International. (2021). ASTM D543-21، شیوه های استاندارد برای ارزیابی مقاومت پلاستیک ها در برابر معرف های شیمیایی.https://doi.org/10.1520/D0543-21
- سازمان بین المللی استاندارد. (2010). ISO 175:2010، پلاستیک - روش‌های آزمایش برای تعیین اثرات غوطه‌وری در مواد شیمیایی مایع (ویرایش سوم).https://www.iso.org/standard/55483.html