Quali sono le proprietà di resistenza alla corrosione delle resine fenoliche?

Introduzione

Resine fenolo-formaldeidesono una famiglia di materiali polimerici termoindurenti. Quando si considera che un materiale in resina fenolica possa entrare in contatto con un ambiente chimico, la sua idoneità non può essere determinata solo dal nome della famiglia della resina.

In questo articolo, "resistenza chimica" viene utilizzata per descrivere i cambiamenti misurati in un materiale a base polimerica dopo l'esposizione a un ambiente chimico specifico. Questo articolo non afferma che tutte le resine fenoliche condividano una resistenza universale ad acidi, basi o solventi. Nessuna classificazione universale di questo tipo si applica alla categoria delle resine fenoliche. Le sezioni seguenti delineano i principi per la revisione dei dati sull'esposizione chimica e le informazioni che dovrebbero essere definite quando si valuta l'idoneità del materiale.

Risposta breve

I materiali in resina fenolica possono essere valutati per la resistenza chimica, ma non si applica una classificazione universale di resistenza agli acidi, agli alcali o ai solventi per ogni prodotto in resina fenolica. Dovrebbe essere stabilita l'idoneità per la specifica formulazione polimerizzata o l'articolo finito in condizioni di esposizione e di prova definite. Questo è un limite di selezione del materiale basato sulla necessità di definire l'oggetto di prova e le condizioni di prova; ciò non implica che tutti i materiali fenolici abbiano prestazioni scadenti o che i risultati adeguatamente abbinati non possano essere confrontati.

Perché le condizioni di test sono importanti

Un risultato di resistenza chimica si applica al materiale testato e alle condizioni di esposizione specificate. Non dovrebbe essere trattato come un valore universale per un’ampia famiglia di polimeri. I risultati ottenuti da campioni con formulazioni, storie di preparazione, costruzioni o geometrie diverse non devono essere considerati equivalenti.

Quando si esamina un risultato, è necessario identificare i seguenti dettagli del test e del campione:

• Riferimento alla formulazione: i risultati ottenuti da formulazioni diverse non devono essere considerati equivalenti.

Identità chimica e concentrazione: categorie ampie come "acido" o "solvente" sono insufficienti; è necessario identificare il reagente specifico e la sua concentrazione.

• Temperatura e durata: i risultati ottenuti a temperature diverse o dopo periodi di esposizione diversi non devono essere considerati equivalenti.

Modalità di contatto: il metodo di contatto dovrebbe essere segnalato e considerato quando si confrontano i risultati.

• Stato di sollecitazione meccanica: è necessario registrare se il provino è stato testato sotto sollecitazione meccanica applicata.

Non si deve presumere che un risultato ottenuto per un materiale in una serie di condizioni di esposizione si applichi a un altro materiale o a un altro insieme di condizioni.

Definire il materiale di prova

Una valutazione della resistenza chimica è significativa solo quando la forma fisica del materiale testato è chiaramente identificata. Diversi oggetti di test richiedono un'interpretazione distinta:

• Campione di prova in plastica solida: un coupon, una piastra o una barra stampata standardizzata preparata da una formulazione polimerizzata.
• Prodotto o foglio resinoso laminato: è necessario identificarne la struttura e la forma del campione.
• Articolo o componente finito: i dati provenienti da un tagliando di laboratorio non devono essere considerati come rappresentativi dell'articolo completo senza giustificazione.
• I dati ottenuti da una forma fisica o tipo di campione non devono essere generalizzati a forme o costruzioni strutturali dissimili.

Dove l'oggetto del test è aresina fenolica-formaldeide, la forma fornita e lo stato di indurimento devono essere identificati prima di interpretare i dati sull'esposizione chimica.

Standard di prova pertinenti

Due standard ampiamente referenziati forniscono quadri strutturati per valutare la resistenza dei materiali plastici ai reagenti chimici.

ASTM D543-21, Pratiche standard per la valutazione della resistenza delle materie plastiche ai reagenti chimici, copre la valutazione dei materiali plastici, inclusi prodotti resinosi fusi, stampati a caldo, stampati a freddo, laminati e materiali in fogli. Presenta le procedure della Pratica A (test di immersione) e della Pratica B (stress meccanico ed esposizione dei reagenti in condizioni standardizzate di deformazione applicata). Gli approcci di condizionamento includono l'immersione e il metodo della zona bagnata, a seconda del contesto di applicazione previsto. I cambiamenti misurati possono includere peso, dimensioni, aspetto, colore, resistenza e altre proprietà meccaniche.

La norma ISO 175:2010, Materie plastiche - Metodi di prova per la determinazione degli effetti dell'immersione in sostanze chimiche liquide, specifica i metodi per esporre i campioni di prova in plastica solida, liberi da qualsiasi vincolo esterno, a sostanze chimiche liquide e determinare le conseguenti modifiche delle proprietà. Si considera solo la prova mediante immersione dell'intera superficie del provino. Si applica alla plastica solida sotto forma di piastre, tubi, barre o fogli di spessore superiore a 0,1 mm e non è applicabile ai materiali cellulari. Non copre il cracking da stress ambientale. Le procedure ISO 175 qui descritte riguardano campioni di plastica solida e non devono essere presentate come test diretti di una resina liquida o in polvere non polimerizzata.

Confronto tra standard

ASTM D543-21 rileva che la ISO 175 affronta argomenti simili alla Pratica A ma differisce nel contenuto tecnico e che i risultati ottenuti secondo i due standard non possono essere confrontati direttamente. I risultati ottenuti dalle procedure ASTM D543 e ISO 175 non devono essere trattati come direttamente comparabili.

Nessuno degli standard dimostra che le resine fenoliche come classe siano resistenti a qualsiasi acido, base o solvente specifico. Definiscono metodi per condurre e riportare una valutazione su un campione specifico in base a parametri definiti.

Come rivedere i dati sulla resistenza chimica

Quando si esaminano i dati sulla resistenza chimica per decisioni di ingegneria o di approvvigionamento, è utile verificare se le seguenti informazioni sono documentate. Questi sono punti di revisione pratici; non sono tutti vincolati da ASTM D543-21 o ISO 175:2010. I criteri di accettazione sono generalmente definiti dalla specifica, dal cliente o dal progetto applicabile.

• Identificazione del materiale: tipo di resina, riferimento della formulazione, stato di polimerizzazione e descrizione del campione.
• Ambiente chimico: identità chimica e concentrazione esatte.
• Condizioni di esposizione: temperatura di esposizione e durata totale.
• Modalità di contatto: immersione, metodo della zona bagnata come definito da ASTM D543-21 o un'altra condizione identificata.
• Condizione di sollecitazione: non sollecitata o testata secondo la procedura di deformazione applicata descritta nella pratica B ASTM D543-21.
• Standard di test: standard e procedure di riferimento, come ASTM D543-21 Practice A o ISO 175:2010.
• Proprietà misurate: cambiamenti di massa, dimensioni, aspetto, colore o resistenza meccanica.
• Criteri di accettazione: soglie che definiscono le prestazioni accettabili o inaccettabili per il servizio previsto, come specificato dal requisito applicabile.

Un'affermazione generica come "resistente agli agenti chimici" senza questi parametri di supporto fornisce una base inadeguata per la selezione del materiale.

Inchiesta tecnica

Quando si richiedono dati sulla resistenza chimica o si valuta un materiale in resina fenolica per un'applicazione specifica, fornire le seguenti informazioni aiuta a supportare una revisione dei dati pertinente. Il metodo di prova applicabile, la documentazione richiesta e i criteri di accettazione dovrebbero essere identificati per l'indagine specifica.

Forma del materiale: resina pura polimerizzata, composto per stampaggio, laminato, composito o articolo finito.

• Dettagli formulativi: Rinforzi, riempitivi o sistemi di additivi, ove applicabile.
• Reagente chimico: identità chimica e concentrazione specifiche.
• Temperatura di esposizione: intervallo della temperatura di servizio prevista, se pertinente.
• Durata dell'esposizione: tempo totale e se l'esposizione è continua o intermittente.
• Modalità di contatto: condizioni di contatto previste, come immersione, schizzi o fuoriuscite, in modo da poter selezionare una procedura di test applicabile.
• Sollecitazioni meccaniche: Presenza e natura delle sollecitazioni di servizio.
• Geometria del campione o del componente: dimensioni rilevanti e condizioni della superficie.
• Criteri di accettazione: modifiche consentite di massa, dimensioni, aspetto o proprietà meccaniche per il servizio previsto.

Doveresina fenolica per materiali compositiè allo studio, i dati sulla resistenza chimica dovrebbero essere generati per il relativo sistema composito polimerizzato piuttosto che dedurre esclusivamente dal nome della famiglia di resine.

Conclusione

È possibile valutare la resistenza chimica dei materiali in resina fenolica, ma i dati risultanti sono significativi solo quando la forma del materiale, l'ambiente chimico, le condizioni di esposizione e il metodo di prova sono definiti esplicitamente. Alla categoria delle resine fenoliche non si applica alcuna classificazione universale di resistenza agli acidi, agli alcali o ai solventi. L'idoneità per un'applicazione target dovrebbe essere stabilita utilizzando i dati generati dalla specifica formulazione polimerizzata o dall'articolo finito in condizioni rappresentative del servizio.

Riferimenti

1. ASTM Internazionale. (2021). ASTM D543-21, Pratiche standard per la valutazione della resistenza della plastica ai reagenti chimici.https://doi.org/10.1520/D0543-21
2. Organizzazione internazionale per la standardizzazione. (2010). ISO 175:2010, Materie plastiche - Metodi di prova per la determinazione degli effetti dell'immersione in sostanze chimiche liquide (3a ed.).https://www.iso.org/standard/55483.html