Полиэтилентерефталат – лавсан.

Продукт прямой поликонденсации терефталевой кислоты и этиленгликоля (или окиси этилена)

 

(-ОС-С₆Н₄-СО-ОС₂Н₄О-)_n

 

Лавсан устойчив к действию неорганических реагентов в диапазоне рН=(1…10), кроме окислителей. Также устойчив к протонным органическим средам. Волокна из лавсана используют для изготовления фильтровальных

полотен. Особо ценны лавсановые плёнки, применяемые в качестве ультрафильтровальных мембран. материалов

Эпоксидные смолы.

Продукты поликонденсации жирноароматических эпоксидов с алифатическими или ароматическими полиаминами. Отличаются высокой прочностью, но, как правило, жёстки и хрупки.

Превосходные клеи. Стойки к большинству неорганических реагентов, в т.ч., к окислителям. Также стойки к углеводородам, спиртам, карбоновым кислотам.

Эпоксидные смолы очень широко применяют в качестве универсальных клеев и антикоррозионных покрытий, а также в качестве связующего при изготовлении ударопрочных слоистых пластиков.

 

КАУЧУКИ И ЭЛАСТОМЕРЫ.

Каучуки – продукты полимеризации 2-R-1,3-бутадиенов [R= H (бутадиен); Cl (хлоропрен); Me(изорпрен)] или сополимеризации их с замещёнными этиленами (изобутен; акрилонитрил, стирол).

Принципиальная структурная особенность каучуков – сохранение в макромолекуле этиленовых фрагментов; кроме того, эта особенность даёт возможность синтеза стереорегулярных структур: все-транс (типа натурального

каучука) или все-цис (типа гуттаперчи)

(-СН₂-СН=СR-СН₂-)_N - монополимеры

(-СН₂-СН=СR-СН₂- СН₂- СR'-)_N - сополимеры

 

Эластомеры – продукты вулканизации каучуков - реакции с серой и оксидами металлов при температурах (150…200) ^ОС.

Таблица 4 – Типы вулканизованных материалов

Класс продукта	Тип продукта	Массовая доля серы, %
Эластомеры	Мягкая резина	2…4
Полужёсткая резина	12…20
Эбонит	Жёсткая резина	30…50

 

Специфичность структуры сообщает каучукам и эластомерам уникальную эластичность и упругость. Каучуки и резины обладают хорошей адгезией к металлам. Стойки к действию большинства неорганических реагентов, в т.ч., к окислителям – кроме галогенов и галогенангидридов. Также стойки к спиртам, карбоновым кислотам; нестойки к углеводородам, алкил- и арилгалогенидам. Диапазон рабочих температур от (-30) до (100…150) ^ОС.

Особое место в этом классе материалов занимают т.н. силиконовые каучуки - полидиалкилсилоксаны общей формулы [O-SiR₂-O-]_N. Кремнийорганические полимеры отличаются не только высокой прочностью и упругостью, но и уникальной, сопоставимой с фторопластами – химической стойкостью к действию почти всех агентов. Диапазон рабочих температур: от (-60) до (200…300) ^ОС.

Каучуки и резины в основном применяют для изготовления уплотнительных деталей оборудования, шлангов, труб, а также в качестве клеев и герметиков.

Важнейший аспект – использование в качестве защитных покрытий стальной аппаратуры: реакторов, сосудов, фильтров, центрифуг, труб. Защита резиновыми покрытиями называется гуммированием. Гуммируемые детали обкладываеют листами сырой резины и вулканизуют в среде острого пара или воздуха при температуре порядка 150 ^ОС. Гуммированное оборудование работоспособно при температурах до 100 ^ОС в неабразивных средах.

 

УГЛЕРОДНЫЕ (ГРАФИТОВЫЕ) МАТЕРИАЛЫ – УГЛЕПЛАСТЫ.

Из четырёх известных в настоящее время аллотропных форм углерода – сажи, фуллерена, графита и алмаза лишь графит нашёл широкое применение в химическом машиностроении.

Графит – основная форма существования углерода. Характеризуется sp²-гибридизованными связями. Структура – слоистая. Плотность 2265 кг/м³. Является одним из стандартных, базовых веществ химической термодинамики: DH_O=DG_Oº0. Теплоёмкость С_р=8,54 Дж/моль.К. Отличается уникальной тугоплавкостью: Т_СУБЛ» 3700 ^ОС. Как металлы, графит электропроводен; отличается также высокой (электронной) теплопроводностью: l.» 90 Вт/м.К. Уникальна также химическая стойкость графита – по существу. он разрушается только концентрированной серной кислотой и фтором. Недостаток графита – хрупкость. Поэтому в основном используют графитопласты – композиции графита с фенопластами (в основном – фаолитом и бакелитом)

Из графитопластов изготавливают корпуса и лопатки химических насосов; трубы; уплотнительные детали, детали пар скольжения; электроды и корпуса электролизёров; теплообменники для работы в среде паров галогенов и гидрогалогенидов.

 

КОРРОЗИЯ И АНТИКОРРОЗИОННАЯ ЗАЩИТА ХИМИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

КОРРОЗИЯ

Коррозия – явление структурного разрушения конструкционных материалов и элементов технических систем под воздействием комплекса химических, биохимических, физических (электрических, деформационных, термичес-ких, вибрационных, радиационных) факторов окружающей среды – природной или техногенной.

(Очевидно, что явления преднамеренного разрушения к коррозии не относятся).

Коррозия – едва ли не единственное явление, которое в технике считается совершенноым злом, поскольку практически невозможно использовать его в созидательных целях.

Коррозия – явление многообразное и чрезвычайно сложное. Непременным и первостепенным фактором, вызывающим коррозию, являются многообразные химические процессы. Видов и механизмов коррозии чрезвычайно много; в данном курсе будут рассмотрены (увы, крайне поверхностно) только наиболее характерные для химической

аппаратуры.

Типичные виды коррозии

Следует отметить, что коррозия проявляется принципиально в двух формах.

1. Нарушение макроструктуры материала, приводящее к потере прочности.

Сюда можно отнести такие явления как набухание полимеров во многих органических средах; межкристаллитное растрескивание сплавов (в первую очередь, сталей), бетонов и иных микрокристаллических материалов; растрескивание слоистых материалов (пластиков, древесины); водородная хрупкость сталей, вызываемая насыщением сплава гидридами металлов.

Это вид коррозии весьма опасен, поскольку зачастую видимые эффекты разрушения отсутствуют, даже когда прочность материала критически уменьшена.

2. Явное разрушение материала с исчезновением вещества. Этот эффект традиционно определяет как коррозию.

Основные механизмы коррозии.

Наиболее распространены следующие механизмы коррозии.

Химическая.

В строгом смысле слова это те виды коррозии, где отсутствуют другие сопутствующие факторы: электрическое

поле, механические напряжения материала и т.д. Многообразные процессы, протекающие в агрессивных средах.

В МЕТАЛЛАХ И ИХ СПЛАВАХ – это в первую очередь окислительные реакции. Особо здесь можно отметить уже упомянутую выше водородную коррозию, крайне опасную для сталей и чугунов. Действие водорода, особенно при температурах свыше 300 ^ОС и давлениях порядка 20 МПа выражается в двух процессах:

- дезкарбонизация (обезуглероживание) вследствие образования метана

С_СПЛАВ + 2Н₂ ® СН₄

этот эффект приводит к восстановлению карбидов Fe_XC_Y до чистого железа, прочность которого много ниже.

- образование гидридов (наводороживание)

М + Н₂® М^-… Н₂⁺

ещё более опасный эффект, делающий материал хрупким.

В СИЛИКАТНЫХ МАТЕРИАЛАХ – наиболее характерны реакции замещения при действии: фтора и его

соединений; концентрированных щелочей; концентрированной ортофосфорной кислоты.

В ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛАХ (пластмассах, каучуках, резинах)– также наиболее характерны реакции

замещения при действии галогенов, азотной кислоты, органических галогенангидридов, кислорода, серы.

Электрохимическая.

Специфический вид коррозии, характерный для электропроводящих материалов – в первую очередь, металлов. Выделяют две разновидности ЭХК.

1. Контактная.

Всегда может возникать в парах металлов с различными стандартными редокс-потенциалами при взаимодействии таких пар с проводящей средой, особенно водной. Явление крайне опасно для металлических защитных покрытий (оцинковки, лужения, никелирования, хромирования) при их механическом повреждении.

2. Коррозия под напряжением.

Возникает при наложении внешнего электрического поля – как постоянного, так и переменного. Проявляется в наибольшей мере в электрохимической аппаратуре; в “обычных” (неэлектрохимических) процессах вызывается

блуждающими токами и разрядами статического электричества.