影響 FEP(氟化乙烯丙烯共聚物)薄膜耐化學(xué)腐蝕性的核心因素包括材料本身的化學(xué)結(jié)構(gòu)、外部環(huán)境參數(shù)、薄膜微觀形態(tài)及加工工藝四大類,具體如下:
1. 材料自身化學(xué)結(jié)構(gòu)(根本因素)
FEP 的耐腐蝕性源于其分子鏈中C-F 鍵的高鍵能(485 kJ/mol) ,但共聚結(jié)構(gòu)的細(xì)微差異仍會影響耐蝕性:
共聚比例:乙烯(E)與六氟丙烯(HFP)的比例直接影響分子鏈的氟含量 —— 氟含量越高(HFP 占比越高),分子鏈極性越低、化學(xué)惰性越強(qiáng),對強(qiáng)極性溶劑(如濃酸、強(qiáng)堿)的耐受性越好;反之,乙烯占比過高會降低薄膜對強(qiáng)氧化性介質(zhì)(如濃硝酸)的抵抗能力。
分子鏈缺陷:聚合過程中若存在未完全氟化的支鏈、末端羥基(-OH)或雙鍵,會成為化學(xué)腐蝕的 “薄弱點(diǎn)”,導(dǎo)致介質(zhì)(如強(qiáng)堿性溶液)通過缺陷滲透,加速薄膜老化或開裂。
2. 外部環(huán)境參數(shù)(關(guān)鍵影響因素)
外部使用場景的條件直接決定 FEP 薄膜的耐蝕表現(xiàn),核心參數(shù)包括:
化學(xué)介質(zhì)特性:
介質(zhì)類型:FEP 對非極性 / 弱極性介質(zhì)(如石油、有機(jī)溶劑)耐受性極強(qiáng),但對強(qiáng)極性、高滲透性介質(zhì)(如熔融堿金屬、全氟辛酸)可能發(fā)生溶脹或滲透;
濃度與溫度:常溫下稀酸 / 稀堿對 FEP 無影響,但高溫(如>150℃)、高濃度(如 98% 濃硫酸、50% 以上 NaOH 溶液)會加速介質(zhì)滲透,長期使用可能導(dǎo)致薄膜力學(xué)性能下降;
氧化性:強(qiáng)氧化性介質(zhì)(如濃硝酸、過氧化氫)在高溫下可能攻擊 FEP 分子鏈中的 C-C 鍵,導(dǎo)致鏈斷裂,降低薄膜耐蝕性。
環(huán)境壓力與作用時(shí)間:高壓環(huán)境會加速化學(xué)介質(zhì)向薄膜內(nèi)部滲透,而長期(如數(shù)年)接觸腐蝕性介質(zhì),即使常溫下也可能因 “累積滲透” 導(dǎo)致薄膜失效。
3. 薄膜微觀形態(tài)與結(jié)構(gòu)
FEP 薄膜的物理結(jié)構(gòu)會影響介質(zhì)的滲透路徑,主要因素包括:
結(jié)晶度:FEP 的結(jié)晶度通常為 50%-70%,結(jié)晶度越高,分子鏈排列越緊密,介質(zhì)滲透通道越少,耐蝕性越強(qiáng);若加工過程中冷卻過快導(dǎo)致結(jié)晶度降低(如<50%),會增加無定形區(qū)域,提升介質(zhì)滲透速率。
厚度與均勻性:
厚度:較厚的薄膜(如>50μm)能延長介質(zhì)滲透路徑,耐蝕性優(yōu)于超薄薄膜(如<10μm);
均勻性:薄膜若存在針孔、劃痕或厚度不均,會成為介質(zhì) “快速滲透通道”,局部區(qū)域可能先發(fā)生腐蝕失效。
孔隙率:通過擠出、吹膜等工藝制備的 FEP 薄膜,若存在微小孔隙(如微孔薄膜),會顯著提升介質(zhì)滲透性,導(dǎo)致耐蝕性下降;而致密型 FEP 薄膜(如流延成型)因孔隙率極低,耐蝕性更優(yōu)。
4. 加工與后處理工藝
生產(chǎn)過程中的工藝參數(shù)會改變 FEP 薄膜的結(jié)構(gòu),進(jìn)而影響耐蝕性:
成型工藝:
擠出 / 流延溫度:溫度過高(如超過 FEP 熔點(diǎn) 260℃過多)可能導(dǎo)致分子鏈熱降解,產(chǎn)生缺陷;溫度過低則可能導(dǎo)致塑化不均,形成內(nèi)部應(yīng)力,降低耐蝕性;
拉伸工藝:過度拉伸會破壞 FEP 的結(jié)晶結(jié)構(gòu),產(chǎn)生微裂紋,而適度拉伸(如拉伸比 1.5-2 倍)可提升結(jié)晶度,增強(qiáng)耐蝕性。
后處理工藝:
退火處理:成型后經(jīng) 120-150℃退火,可消除薄膜內(nèi)部應(yīng)力、提升結(jié)晶度,減少缺陷,從而增強(qiáng)耐蝕性;
表面改性:若薄膜表面經(jīng)等離子體處理或涂層(如 PTFE 涂層),雖可能提升其他性能,但處理不當(dāng)可能破壞表面致密層,反而降低耐蝕性。