ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Перенос электролитов из "Химическое сопротивление стеклопластиков" Массоперенос через стеклопластики электролитов имеет некоторые особенности по сравнению с переносом неэлектролитов. [c.49] Эта зависимость справедлива для диффузии как сухих газов, так и электролитов из водных растворов [36]. Однако в первом случае Р, постоянна, во втором изменяется. В случае многокомпонентной системы характер проницаемости считают аддитивным [26]. [c.49] Взаимодействие молекул воды с полимерной матрицей, например связывание по месту разрыва водородных связей, приводит к изменению ионной атмосферы диффундирующего электролита. При переносе электролита возможно разделение молекулярных потоков воды и электролита. При этом большое значение имеет способность полимерной матрицы сорбировать воду. В матрщах, сорбция воды которыми достигает 1,5-5%, при переносе нелетучих электролитов и растворов летучих электролитов невысокой концентрации (до 5-8%) прежде всего происходит установление стационарного потока воды, а уж затем-электролита. Разделение фронтов диффузии растворителя и электролита может приводить к разгерметизации изделия из-за высокой скорости проникновения воды [37]. [c.50] Для фенольных связующих вода играет есновную роль в процессах переноса нелетучих электролитов. Даже если связующее химически стойко к электролитам, вода в той или иной мере благоприятствует транспортированию компонентов раствора к поверхности стеклянных волокон, для которых она сама является химически активным веществом. [c.50] В эпоксидной смоле концентрационная зависимость коэффициента диффузии носит экстремальный характер. Для серной кислоты максимальная скорость соответствует концентрации 20-25%. При этом глубина проникновения определяется типом отвердителя. В случае аминного отвердителя имеет место четкий фронт диффузии и происходит диффузия с химическим связыванием [38]. При диффузии летучих электролитов, надример соляной кислоты, скорость движения фронта диффузии растет с увеличением концентрации. [c.51] Определение состава и формы электролита в полимерной матрице является трудной задачей, так как экспериментальные методы подобных физико-химических исследований полимеров не разработаны. Предполагают, например, что хлористый водород в полимерной матрице при больших степенях увлажнения находится в диссоциированном виде, а при малых концентрациях воды-в форме моногидрата и даже недиссоцииро-ванных молекул. Дегидратация ведет к повышению активности НС1 и увеличению эффективного коэффициента диффузии, который в случае транспортирования концентрированных растворов соляной кислоты приближается к коэффициенту диффузии сухого хлористого водорода. [c.51] изучая скорость переноса электролитов, коэффициент диффузии не определяют. Действительно, если в изотропных стеклопластиках определение этой характеристики имеет смысл, то в анизотропных величина переноса начинает зависеть от толщины материала и числа слоев наполнителя. На кинетику сорбции большое влияние оказывает возможность миграции среды по дефектам структуры (рис. 2.12), локализующимся на границах раздела вдоль волокон стеклонаполнителя. Скорость проникновения сержж кислоты вдоль волокон в 40-50 раз выше, чем поперек [125]. Естественно, что набухание образцов с открытыми торцами происходит более интенсивно, чем с защищенными. [c.52] Скорости массопереноса в направлении, перпендикулярном к плоскости образцов (через слой армирующего наполнителя), и вдоль слоев (между слоями) различны (рис. 2.13). [c.52] Уменьшение скорости диффузии в каждом последующем слое стеклонаполнителя связано с частичным перекрытием пор и капилляров слоями стеклопластика при его формировании. [c.53] При переносе электролита одинаково важна подвижность катиона и аниона. Менее подвижный ион будет определять перенос данного электролита, так как в процессе диффузии должна сохраняться электронейтральность материала. Например, низкая подвижность катиона натрия по сравнению с катионом гидроксония приводит к тому, что проникающая способность соляной кислоты почти в 5 раз выше, чем хлорида натрия той же концентрации (рис. 2.14). Это связано с легкой поляризуемостью катиона натрия, которая приводит к увеличению диаметра ионной атмосферы и возникновению стерических затруднений при диффузии через полимерную матрицу. Кроме того, переносу катионов препятствуют заряды, имеющиеся на стенках микроскопических и субмикроскопических нарушений сплощности. [c.53] В практике изготовления коррозионно-стойкого оборудования большое значение придают созданию диффузионного барьера для проникновения через стеклопластиковое изделие электролитов, контактирующих с материалом. При этом считается, что наличие армирующего наполнителя удлиняет путь диффундирующих ионов и тем самым улучшает изоляционные характеристики материала. Однако эффективность введения армирующего наполнителя для снижения проницаемости полимеров определяется природой электролита. Так, для летучего электролита (15%-ная НС1), перенос которого происходит как по субмикроскопическим нарушениям сплошности, так и по границам надмолекулярных структур, глубина проникновения не зависит от содержания стеклонаполнителя. Интенсивность переноса при этом как в неармированной смоле, так и в композите с содержанием смолы 90% почти одинакова. В то же время защитный слой, содержащий от 70 до 90% смолы, представляет собой практически непреодолимый барьер для иона SO4 . Глубина проникновения и концентрация серной кислоты в высоконаполненном стеклопластике соответственно в 2 и в 8 раз выше, чем для стеклопластика с защитным слоем. [c.53] На процессы переноса электролитов оказывают влияние и процессы химического взаимодействия растворенного вещества с полимерной матрицей (окисление, гидролиз, нитрование, сульфирование и т.д.), тесно связанные с транспортированием реагента в полимерное связующее. Развитие процессов химической деструкции приводит к отклонению от зависимости (2.52). [c.54] Накопление продуктов реакции в каждой точке стеклопластика определяется произведением константы скорости реакции на концентрацию среды. Химические реакции, сопровождающие массопередачу, значительно осложняют оценку проницаемости стеклопластиков. [c.54] Проницаемость является наиболее характерным структурно-чувствительным свойством армированных пластиков. Ориентация субмикроскопических дефектов вдоль волокон стеклонаполнителя вызывает анизотропию переноса. На характер и скорость диффузии электролита оказывает влияние как его природа, так и природа связующего и наполнителя, структура и вид обработки стекла, режим изготовления стеклопластика. [c.54] Вернуться к основной статье