PEEK Chemical Resistance: Performance Against Acids, Alkalis, Solvents and Hydrocarbons

При выборе пластика для химического технологического оборудования недостаточно выбрать материал с высокой химической стойкостью. Материал, который хорошо себя чувствует в разбавленной кислоте при комнатной температуре, может оказаться неэффективным в концентрированном растворе или при высокой температуре.

Полиэфирэфиркетон (PEEK) представляет собой полукристаллический высокоэффективный термопласт, который демонстрирует превосходную механическую прочность, термическую стабильность и устойчивость к широкому спектру химических веществ. Эти свойства делают его подходящим для сложных промышленных условий, где обычные конструкционные пластики могут работать недостаточно хорошо.

Но PEEK не устойчив к каждому химическому веществу в любой ситуации. Разложение материала или взаимодействие могут происходить с сильными окислителями, некоторыми концентрированными кислотами и некоторыми органическими соединениями. Давайте проверим более подробно с AHD.

PEEK Rod High Temperature Engineering Plastic

Почему PEEK обладает высокой химической стойкостью?

PEEK имеет молекулярную структуру, в которой ароматические кольца соединены эфирными и кетоновыми связями. Его полукристаллическая структура также обеспечивает устойчивость к химическому проникновению.

В кристаллических областях движение полимерных цепей ограничено. Доступ химических веществ обычно ограничен по сравнению с более легкодоступными аморфными структурами.

Химические характеристики стержня PEEK обусловлены сочетанием свойств:

Ароматический молекулярный каркас: образует относительно стабильную основную цепь полимера.

Полукристаллическая морфология устойчива к химическому проникновению и набуханию.

Высокая термическая стабильность – PEEK сохраняет полезные свойства в широком диапазоне высокотемпературных химических сред.

Низкое поглощение влаги: обеспечивает стабильность размеров в приложениях, в которых используется вода и влага.

Однако химическая стойкость зависит от конкретного химического вещества, концентрации, температуры, времени воздействия и механических условий.

Устойчивость PEEK к кислотам

Пластиковый стержень из PEEK обладает хорошей устойчивостью ко многим органическим и неорганическим кислотам, но его свойства сильно зависят от типа и концентрации кислоты.

Ненаполненный PEEK обычно совместим с разбавленной соляной кислотой, фосфорной кислотой и рядом органических кислот в условиях, указанных в данных по химической стойкости Victrex.

Особого внимания требуют сильные окислительные кислоты и очень концентрированные кислотные среды.

В следующей таблице показаны избранные результаты из опубликованного руководства Victrex по химической стойкости.

Химическая	Концентрация	23°С	100°С	200°С
Уксусная кислота	Концентрированный	А	А	А
Соляная кислота	10%	А	А	Нет в списке
Соляная кислота	Концентрированный	А	Б	Нет в списке
Азотная кислота	10%	А	А	Нет в списке
Азотная кислота	30%	Б	Нет в списке	Нет в списке
Азотная кислота	50%	С	С	С
плавиковая кислота	40%	С	С	С
фосфорная кислота	50%	А	А	А
Серная кислота	Ниже 40%	Б	Б	Б
Серная кислота	Выше 40%	С	С	С
Царская Аква	-	С	С	С

Источник: Victrex, Техническое руководство по химической стойкости PEEK. Концентрации указаны там, где это возможно; в противном случае применяются общие правила тестирования источника.

Unfilled PEEK Rod for Precision Components

PEEK Устойчивость к щелочам

Стержень из полиэфирэфиркетона, как правило, более совместим с широким спектром щелочных химикатов, чем с некоторыми агрессивными кислыми средами.

Опубликованные данные Victrex включают ряд растворов гидроксидов, получивших рейтинг А при указанных условиях испытаний.

Химическая	Концентрация	23°С	100°С	200°С
Гидроксид натрия	10%	А	А	А
Гидроксид натрия	50%	А	А	А
гидроксид калия	10%	А	Нет в списке	Нет в списке
гидроксид калия	70%	А	Нет в списке	Нет в списке
гидроксид аммония	10%	А	Нет в списке	Нет в списке
Гидроксид кальция	Не указан	А	Нет в списке	Нет в списке
Аммиак безводный	Не указан	А	А	А

Источник: Техническое руководство по химической стойкости Victrex PEEK.

Гидроксид натрия является особенно полезным примером. Как 10%, так и 50% растворы имеют рейтинг А при 23°C, 100°C и 200°C в опубликованной таблице.

Однако эти результаты не следует интерпретировать как универсальное одобрение для всех щелочных процессов. Фактические условия эксплуатации, продолжительность воздействия и механическую нагрузку еще необходимо оценить.

PEEK Rod Ultra High Strength Plastic Bar

Устойчивость PEEK к органическим растворителям

Органические растворители широко применяются в химической обработке, очистке, фармацевтическом производстве и промышленном производстве.

Стержень PEEK совместим со многими распространенными растворителями, такими как спирты, кетоны и некоторые эфиры. Но некоторые растворители имеют разные рейтинги совместимости при повышении температуры.

Химическая	23°С	100°С	200°С
Ацетон	А	А	Нет в списке
Этанол	А	А	Нет в списке
Метанол	А	А	Нет в списке
Этиленгликоль	А	А	Б
МЕК	А	Б	С
ДМСО	Б	Б	Нет в списке
Анилин	А	Б	Нет в списке
Концентрированный фенол	С	С	С
Тетрагидрофуран (ТГФ)	А	Нет в списке	Нет в списке

Почему температура важна?

Одним из лучших примеров химической совместимости, зависящей от температуры, является метилэтилкетон (МЭК).

Его рейтинг изменился с, как сообщается:

23°С: А

100°С: Б

200°С: С

Таким образом, растворитель, совместимый с ПЭЭК при комнатной температуре, может иметь более сильное взаимодействие с полимером при повышенных температурах.

Совместимость с растворителями следует оценивать при фактической рабочей температуре, а не просто на основе устойчивости к комнатной температуре.

Устойчивость PEEK к углеводородам

PEEK широко известен своей совместимостью со многими жидкостями на нефтяной основе и углеводородными средами. Его химическая стойкость делает его подходящим материалом для избранных компонентов в переработке нефти и газа, топливных системах, гидравлическом оборудовании и промышленном оборудовании.

Химическая	23°С	100°С	200°С
Бензол	А	А	Нет в списке
Бензин	А	А	Нет в списке
Дизельное топливо	А	Нет в списке	Нет в списке
Сырая нефть	А	Нет в списке	Нет в списке
Толуол	А	Нет в списке	Нет в списке
Моторное масло	А	А	А
Метан Газ	А	А	А
Нефтяные масла	А	А	Нет в списке

Источник: Техническое руководство по химической стойкости Victrex PEEK.

Опубликованные результаты показывают хорошую совместимость со многими ароматическими и алифатическими углеводородами, а также жидкостями на нефтяной основе.

Четыре фактора, влияющие на химическую стойкость PEEK

1. Химическая концентрация

Количество химического вещества может радикально изменить его воздействие на PEEK.

Например, опубликованные данные для азотной кислоты показывают рейтинг A при концентрации 10%, B при 30% и C при 50% при 23°C.

Поэтому перед выбором материала всегда следует проверять точную химическую концентрацию.

2. Рабочая температура

Чем выше температура, тем больше подвижных молекул и тем быстрее протекают химические реакции.

Это видно из результатов MEK, где рейтинг совместимости варьируется от A при 23°C до C при 200°C.

Это означает, что температуру необходимо оценивать наряду с химическими концентрациями.

3. Продолжительность воздействия

Краткосрочное погружение не означает долгосрочную эффективность обслуживания.

При длительном воздействии могут произойти постепенные изменения механических свойств, размеров или состояния поверхности.

4. Механическое напряжение

Промышленные компоненты могут подвергаться одновременно химическому воздействию и механической нагрузке.

Например, компонент клапана из PEEK может подвергаться постоянному химическому контакту и давлению, сжатию или механическому перемещению.

Даже если химическое вещество получило хороший рейтинг совместимости, перед завершением проектирования необходимо проверить совокупное воздействие химического воздействия и механического напряжения.

Промышленное применение химически стойкого PEEK

Как и усовершенствованный пластик, PEEK используется во многих сложных промышленных условиях благодаря сочетанию механической прочности, термической стабильности и широкой химической совместимости.

Типичные области применения:

Химическая обработка: компоненты насосов, детали клапанов, уплотнения и компоненты для работы с жидкостями.

Нефть и газ: Детали, подвергающиеся воздействию нефтяных жидкостей, углеводородов и экстремальным условиям эксплуатации.

Промышленное оборудование Втулки, подшипники и механические компоненты, требующие химической стойкости.

Электрооборудование: Изолирующие компоненты, используемые в средах с потенциальным химическим воздействием.

Точное машиностроение: обработанные детали, требующие стабильности размеров и устойчивости к определенным химическим веществам.

Применимость PEEK зависит от конкретной химической среды, рабочей температуры, механической нагрузки и конструкции компонентов.

Чистый PEEK обладает высокой химической стойкостью к большинству кислот, щелочей, органических растворителей и углеводородов. Но его эффективность не одинакова во всех химических средах.

Опубликованные данные о совместимости показывают, что концентрация и температура могут оказать существенное влияние на его стойкость. PEEK эффективен во многих щелочных растворах и жидкостях на основе нефти, но некоторые концентрированные кислоты, окислители и органические соединения требуют особого внимания.

Химическая стойкость PEEK: эффективность по отношению к кислотам, щелочам, растворителям и углеводородам.