高分子材料的腐蚀理论

耐腐蚀高分子材料橡胶随着社会的发展，对材料耐腐蚀性能的要求越来越高。

在许多工业领域中，特别是化工、石油、食品等行业，材料需要具备良好的耐腐蚀性能，以确保设备的长期稳定运行。

由于其独特的物化性质，高分子材料，尤其是橡胶材料，成为耐腐蚀性能良好的选择之一、本文将对耐腐蚀高分子材料橡胶进行分析和讨论。

首先，耐腐蚀高分子材料橡胶具有优良的化学稳定性。

橡胶材料由于其特殊的分子结构和化学组成，能够在各种腐蚀性介质中表现出较好的稳定性。

例如，在浓硫酸、氢氟酸等强酸介质中，橡胶材料通常能够保持其原有的性能，不会发生明显的腐蚀和变形。

此外，在碱性溶液、有机溶剂等腐蚀性介质中，橡胶材料也具备较好的抗腐蚀性能。

其次，耐腐蚀高分子材料橡胶的耐温性能突出。

大部分橡胶材料的使用温度范围相对较宽。

一般来说，橡胶材料的使用温度范围可以从低至-60℃至高至200℃，甚至更高。

在耐腐蚀领域中，橡胶材料通常能够在高温和极端环境下保持稳定的性能。

例如，在石油化工行业中，一些含有强酸、强碱等腐蚀性介质的设备中，常常使用耐高温橡胶密封圈，以确保设备的安全和稳定。

另外，耐腐蚀高分子材料橡胶还具备优异的耐磨性和耐剪切性能。

橡胶材料具有较低的摩擦系数和较高的耐磨性，能够在长期的使用中抵御由于高速旋转、剪切和磨损等因素引起的损伤。

因此，在一些高速运动的设备中，如泵、阀、密封件等，常常使用橡胶材料来提高设备的耐腐蚀性能。

同时，耐腐蚀高分子材料橡胶还具备优异的密封性能。

橡胶材料具有较好的弹性和可塑性，能够在不同形状的接缝和间隙中起到良好的密封作用。

在耐腐蚀设备和管道中，橡胶密封件常常被广泛应用，以防止介质外泄和污染。

总之，耐腐蚀高分子材料橡胶凭借其优良的化学稳定性、耐温性能、耐磨性和耐剪切性能以及密封性能在耐腐蚀领域中得到广泛应用。

随着科学技术的不断发展，橡胶材料的性能不断提升，使其在更多的领域中发挥着重要的作用。

对于未来的发展，还需要不断地研发和创新，以满足不同领域对耐腐蚀高分子材料橡胶的需求。

《材料腐蚀与防护》习题与思考题第一章绪论1．何谓腐蚀？为何提出几种不同的腐蚀定义？2．表示均匀腐蚀速度的方法有哪些？它们之间有何联系？3．镁在海水中的腐蚀速度为 1.45g/m2.d, 问每年腐蚀多厚？若铅以这个速度腐蚀，其ϖ深(mm/a)多大？4．已知铁在介质中的腐蚀电流密度为0.1mA/cm2，求其腐蚀速度ϖ失和ϖ深。

问铁在此介质中是否耐蚀？第二章电化学腐蚀热力学1．如何根据热力学数据判断金属腐蚀的倾向？如何使用电极电势判断金属腐蚀的倾向？2．何谓电势-pH图？举例说明它在腐蚀研究中的用途及其局限性。

3．何谓腐蚀电池？有哪些类型？举例说明可能引起的腐蚀种类。

4．金属化学腐蚀与电化学腐蚀的基本区别是什么？5．a)计算Zn在0.3mol/LZnSO4溶液中的电解电势（相对于SHE）。

b) 将你的答案换成相对于SCE的电势值。

6．当银浸在pH=9的充空气的KCN溶液中，CN-的活度为1.0和Ag(CN)2-的活度为0.001时，银是否会发生析氢腐蚀？7．Zn浸在CuCl2溶液中将发生什么反应？当Zn2+/Cu2+的活度比是多少时此反应将停止？第三章电化学腐蚀反应动力学1．从腐蚀电池出发，分析影响电化学腐蚀速度的主要因素。

2．在活化极化控制下决定腐蚀速度的主要因素是什么？3．浓差极化控制下决定腐蚀速度的主要因素是什么？4．混合电位理论的基本假说是什么？它在哪方面补充、取代或发展了经典微电池腐蚀理论？5．何谓腐蚀极化图？举例说明其应用。

6．试用腐蚀极化图说明电化学腐蚀的几种控制因素以及控制程度的计算方法。

7．何谓腐蚀电势？试用混合电位理论说明氧化剂对腐蚀电位和腐蚀速度的影响。

8．铁电极在pH=4.0的电解液中以0.001A/cm2的电流密度阴极化到电势-0.916V（相对1mol/L甘汞电极）时的氢过电势是多少？9．Cu2+离子从0.2mol/LCuSO4溶液中沉积到Cu电极上的电势为-0.180V（相对1mol/L甘汞电极），计算该电极的极化值。

《材料腐蚀与防护》习题与思考题第一章绪论1．何谓腐蚀？为何提出几种不同的腐蚀定义？2．表示均匀腐蚀速度的方法有哪些？它们之间有何联系？3．镁在海水中的腐蚀速度为 1.45g/m2.d, 问每年腐蚀多厚？若铅以这个速度腐蚀，其ϖ深(mm/a)多大？4．已知铁在介质中的腐蚀电流密度为0.1mA/cm2，求其腐蚀速度ϖ失和ϖ深。

问铁在此介质中是否耐蚀？第二章电化学腐蚀热力学1．如何根据热力学数据判断金属腐蚀的倾向？如何使用电极电势判断金属腐蚀的倾向？2．何谓电势-pH图？举例说明它在腐蚀研究中的用途及其局限性。

3．何谓腐蚀电池？有哪些类型？举例说明可能引起的腐蚀种类。

4．金属化学腐蚀与电化学腐蚀的基本区别是什么？5．a)计算Zn在0.3mol/LZnSO4溶液中的电解电势（相对于SHE）。

b) 将你的答案换成相对于SCE的电势值。

6．当银浸在pH=9的充空气的KCN溶液中，CN-的活度为1.0和Ag(CN)2-的活度为0.001时，银是否会发生析氢腐蚀？7．Zn浸在CuCl2溶液中将发生什么反应？当Zn2+/Cu2+的活度比是多少时此反应将停止？第三章电化学腐蚀反应动力学1．从腐蚀电池出发，分析影响电化学腐蚀速度的主要因素。

2．在活化极化控制下决定腐蚀速度的主要因素是什么？3．浓差极化控制下决定腐蚀速度的主要因素是什么？4．混合电位理论的基本假说是什么？它在哪方面补充、取代或发展了经典微电池腐蚀理论？5．何谓腐蚀极化图？举例说明其应用。

6．试用腐蚀极化图说明电化学腐蚀的几种控制因素以及控制程度的计算方法。

7．何谓腐蚀电势？试用混合电位理论说明氧化剂对腐蚀电位和腐蚀速度的影响。

8．铁电极在pH=4.0的电解液中以0.001A/cm2的电流密度阴极化到电势-0.916V（相对1mol/L甘汞电极）时的氢过电势是多少？9．Cu2+离子从0.2mol/LCuSO4溶液中沉积到Cu电极上的电势为-0.180V（相对1mol/L甘汞电极），计算该电极的极化值。

四川大学本科课程《材料科学与工程基础》教学大纲一、课程基本信息课程名称（中、英文）：《材料科学与工程基础》（FUNDAMENTALS OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING）课程号（代码）：30014530课程类别：专业基础课学时/学分：48 /3先修课程：大学化学、大学物理、物理化学适用专业：高分子材料与工程等二级学科材料类专业开课时间：大学二年级下期二、课程的目的及任务材料科学与工程是二十世纪六十年代初期创立的研究材料共性规律的一门学科，其研究内容涉及金属、无机非金属和有机高分子等材料的成分、结构、加工同材料性能及材料应用之间的相互关系。

材料科学、材料工业和高新技术的发展要求高分子材料与工程等二级学科材料类专业的学生必须同时具备“大材料”基础和“中材料”专业的宽厚知识结构。

本课程是材料类专业的学科基础课程，是联系基础课与专业课的桥梁。

本课程从材料科学与工程的“四要素”出发，采用“集成化”的模式，详细讲授金属材料、无机非金属材料、高分子材料、复合材料等各种材料的共性规律及个性特征。

使学生建立材料制备/加工——组成/结构——性能---应用关系的“大材料”整体概念，从原理上认识高分子材料等各种材料的基本属性，及其在材料领域中的地位和作用。

为以后二级学科“中材料”专业课程的学习、材料设计、以及材料的应用等奠定良好基础。

本课程采用中文教材与英文原版教材相结合，实施“双语”教学。

使学生通过本课程的学习，熟悉材料科学与工程领域的主要英文专业词汇，提高对英文教材的阅读理解能力。

三、课程的教学内容、要点及学时分配（以红字方式注明重点难点）第一章绪论（1学时）本章概要：简要介绍材料的定义及分类，材料科学与工程的基本内容。

使学生了解本课程的学习内容和学习方法。

讲授要点：材料的定义、分类材料科学与工程的定义、性质、重要性（举例）课程学习的目的、方法、要求第二章材料结构基础（15学时）本章概要：按照从微观到宏观、从内部到表面、从静态到动态、从单组分到多组分的顺序，阐述原子电子结构、原子间相互作用和结合方式，固体内部和表面原子的空间排列状态、聚集态结构的有序性、无序性和转变规律及相互关系。

材料腐蚀与防护名词解释：1、高温氧化:金属与环境介质中的气相或凝聚想物质发生化学反应而遭到破坏的过程称高温氧化。

2、缓蚀率：缓蚀剂的缓蚀效率，即缓蚀剂降低的腐蚀速度与原腐蚀速度的比值。

3、PB比：氧化物与金属的体积差对氧化物的保护性的影响，即氧化生成的金属氧化膜的体积与生成这些氧化膜所消耗的金属的体积的比值叫PB比。

4、平衡电极电位：当金属电极上只有唯一一种电极反应，并且该反应处于动态平衡时，金属的溶解速度等于金属离子的沉积速度，则此时电极获得的不变的电位值，称为平衡电极电位。

5、去极化：凡是能消除或印制原电池阳极或阴极极化过程的均叫做去极化。

6、应力腐蚀：是指金属材料在特定腐蚀介质或拉应力共同作用下发生的脆性断裂。

7、自腐蚀电位：在一个电极表面同时进行两个不同的氧化还原过程，当平衡时仅仅是电荷平衡而无物质平衡的电极电位，即外电流为零时的电极电位，称作自腐蚀电位。

简答：1、高温氧化条件下，金属氧化膜具有保护作用的条件有哪些？（充分条件）必要条件：PBR值大于1充分条件：（1）膜要致密，连续无孔洞，晶体缺陷少。

（2）稳定性好，蒸气压低，熔点高。

（3）膜与基体的附着力强，不易脱落。

（4）生长内应力小。

（5）与金属基体具有相近的热膨胀系数。

（6）膜的自愈能力强。

2、简述提高合金抗氧化的可能途径有哪些?通常利用合金化来提高金属的抗氧化性。

方法有：（1）、减少基体氧化膜中晶格缺陷的浓度；（2）、生成具有保护性的稳定相；（3）、通过选择性氧化生成优异的保护膜。

3、流速对扩散控制下的腐蚀速度有什么影响？溶液流速增加使扩散层厚度减小，腐蚀速度增加。

对于活化体系，腐蚀速度随溶液流速增加而增加，但当流速增大到一定值后，由于氧供应充足，阴极由氧的扩散控制变成了活化控制，此时活化控制的腐蚀速度与介质的流速无关。

对于可钝化体系，在氧扩散控制的条件，体系未进入钝态前，腐蚀速度随流速增加而增加。

当速度达到或超过临界值时，即极限扩散电流密度已达到或超过临界钝化电流密度时，金属由活化态变为钝态，此时阳极的腐蚀由阳极扩散控制转变为阳极电阻极化控制，腐蚀速度为维钝电流密度，但当溶液流速继续增加时，腐蚀过程又转为氧扩散控制，腐蚀速度将迅速增加。

高分子材料的耐腐蚀性与防腐蚀应用高分子材料是一类具有重要应用前景的材料，在各个领域中被广泛使用。

然而，由于其分子结构的特殊性，高分子材料往往具有较差的耐腐蚀性能，容易受到环境中的腐蚀介质的侵蚀和破坏。

因此，研究高分子材料的耐腐蚀性以及开发相应的防腐蚀应用技术，对于推动高分子材料的发展具有重要意义。

一、高分子材料的耐腐蚀性高分子材料的耐腐蚀性是指材料在特定环境中长时间接触腐蚀介质而不发生明显损耗的能力。

高分子材料的耐腐蚀性主要取决于其分子结构以及物理、化学性质。

例如，聚丙烯和聚乙烯等线性高分子材料具有较好的耐酸碱性能，而聚氯乙烯和聚苯乙烯等支链高分子材料的耐酸碱性能较差。

此外，高分子材料的分子量和结晶度也会影响其耐腐蚀性能。

一般来说，分子量大、结晶度高的高分子材料具有更好的耐腐蚀性。

二、高分子材料的防腐蚀应用1. 合金化改性通过向高分子材料中添加一定量的耐腐蚀性好的金属或无机填料，可以显著提高材料的耐腐蚀性。

例如，将聚合物与金属纳米颗粒进行复合改性，可以使高分子材料在腐蚀介质中的耐腐蚀性能得到很大提升。

同时，合金化改性还可以增强材料的机械性能，提高其综合应用性能。

2. 表面涂层技术对于高分子材料来说，表面涂层是一种常用的防腐蚀技术。

涂层可以起到隔离材料与腐蚀介质的作用，有效保护材料免受腐蚀侵蚀。

常用的涂层材料有聚氯乙烯、聚脲等。

通过选择合适的涂层材料和涂层工艺，可以使高分子材料的耐腐蚀性能得到大幅度提升。

3. 包覆技术包覆技术是一种将高分子材料表面覆盖一层腐蚀性能优良的薄膜的方法。

常用的包覆材料有聚乙烯醇、环氧树脂等。

包覆层可以隔断高分子材料与腐蚀介质的接触，形成一层保护膜，从而提高材料的耐腐蚀性。

4. 添加剂改性通过向高分子材料中添加防腐蚀剂、抗氧化剂等改性剂，可以提高材料的耐腐蚀性。

这些添加剂可以在高分子材料中形成一层保护膜，阻止腐蚀性物质侵蚀材料表面。

三、高分子材料耐腐蚀性与防腐蚀应用的展望目前，虽然在高分子材料的耐腐蚀性以及防腐蚀应用方面已经取得了一些进展，但仍然存在一些挑战和问题。

第一组材料的刚性越大，材料就越脆。

F按受力方式，材料的弹性模量分为三种类型，以下哪一种是错误的：DA. 正弹性模量（E）B. 切弹性模量（G）C. 体积弹性模量（G）D. 弯曲弹性模量（W）滞弹性是无机固体和金属的与时间有关的弹性，它与下列哪个因素无关BA 温度；B 形状和大小；C 载荷频率高弹性有机聚合物的弹性模量随温度的升高而AA. 上升；B. 降低；C. 不变。

金属材料的弹性模量随温度的升高而BA. 上升；B. 降低；C. 不变。

弹性模量和泊松比ν之间有一定的换算关系，以下换算关系中正确的是DA. K=E /[3(1+2ν)]；B. E=2G (1-ν)；C. K=E /[3(1-ν)]；D. E=3K (1-2ν)；E. E=2G (1-2ν)。

7.Viscoelasticity”的意义是BA 弹性；B粘弹性； C 粘性8.均弹性摸量的表达式是AA、E=σ/εB、G=τ/rC、K=σ。

/（△V/V）9.金属、无机非金属和高分子材料的弹性摸量一般在以下数量级范围内C GPaA.10-102、＜10，10-102B.＜10、10-102、10-102C.10-102、10-102、＜1010.体心立方晶胞的金属材料比面心立方晶胞的同类金属材料具有更高的摸量。

T11.虎克弹性体的力学特点是BA、小形变、不可回复B、小形变、可回复C、大形变、不可回复D、大形变、可回复13、金属晶体、离子晶体、共价晶体等材料的变形通常表现为，高分子材料则通常表现为和。

AA 普弹行、高弹性、粘弹性B 纯弹行、高弹性、粘弹性C 普弹行、高弹性、滞弹性14、泊松比为拉伸应力作用下，材料横向收缩应变与纵向伸长应变的比值υ=ey/ex F第二组1.对各向同性材料，以下哪一种应变不属于应变的三种基本类型CA. 简单拉伸；B. 简单剪切；C. 扭转；D. 均匀压缩2.对各向同性材料，以下哪三种应变属于应变的基本类型ABDA. 简单拉伸；B. 简单剪切；C. 弯曲；D. 均匀压缩3.“Tension”的意义是AA 拉伸；B 剪切；C 压缩4.“Compress”的意义是CA 拉伸；B剪切； C 压缩5.陶瓷、多数玻璃和结晶态聚合物的应力-应变曲线一般表现为纯弹性行为T6.Stress”and “strain”的意义分别是AA 应力和应变；B应变和应力；C应力和变形7.对各向同性材料，以下哪三种应变属于应变的三种基本类型ACDA. tension；B. torsional deformation；C. shear；D. compression8.对各向同性材料，以下哪一种应变不属于应变的三种基本类型CA. tension；B. shear；C. Flexural deformation；D. compression9.对各向同性材料，应变的三种基本类型是AA tension, shear and compression；B tension, shear and torsional deformation；C. tension, shear and flexural deformation10.非金属态聚合物的三种力学状态是AA、玻璃态、高弹态、粘流态。

腐蚀基本原理1. 金属的电化学腐蚀1.1. 腐蚀原理与阴阳极反应如果把金属材料浸入水溶液中，因不同部位电极电位不同，形成阳极区和阴极区，在局部电池作用下便发生腐蚀。

如图2.7.1所示。

阴、阳极位置的变化将使金属成为全面腐蚀形态。

在阳极区金属以离子状态溶出，阳极区获得残余电子并发生析氢反应，可以用下式表示：如在酸性水溶液中：Fe Fe2++2e- (阳极反应)2H++e-H2 (阴极反应)但溶液中有溶解氧存在时，阴极反应为：2H+1O2+2e-H2O(氧的还原2反应)在脱气的碱性溶液中发生的阴极反应为：H2O+e-1H+OH-2在含氧的碱性溶液中，对应的阴极反应力：H2O+1O2+2e-22OH-在溶液中存在高价金属离子的还原。

如在铁或铝上沉积出铜和银：Cu2++2e-CuAg++e-Ag某些有机化合物的还原，如：RO+4e+4H+RH2+H2OR+2e+2H+RH2这种情况在石油化工设备的腐蚀中常见。

氧化性酸或某些负离子进行还原，如：NO3-+2H++2e NO2+H2O金属的腐蚀量一般可表示如下：(法拉弟定律)W(g)=k·I·t式中：Ｉ——电流(A)；ｔ——时间(h)；ｋ—一常数。

按照法拉第定律，腐蚀速度(R)可表示如下：R=0.13ie/ρ式中：ｉ——电流密度(μA/cm2)；ｅ——全感的克当量数(g)；ρ——金属的密度(g/cm3)。

1.2.各种腐蚀类型1.2.1. 点蚀表面生成钝化膜而具有耐蚀性的金属和合金，一旦表面膜被局部破坏而露出新鲜表面后，这部分的金属就会迅速溶解而发生局部腐蚀。

被称为点蚀。

其腐蚀机理是在中性溶液中的离子(例如Cl—)作用于表面钝化膜，表面膜受破坏，因而发生点蚀。

组织、夹杂物等金属构造上的不均匀部分易成为点蚀源。

1.2.2.缝隙腐蚀浸在腐蚀介质中的金属构件，在缝隙和其它隐蔽的区域内常常发生强烈的局部腐蚀，这种现象称为缝隙腐蚀，这种腐蚀常和孔穴，垫片的底面、搭接缝、表面沉积物以及螺栓螺帽和柳钉下的缝隙积存的少量静止溶液有关。

高分子耐蚀材料摘要：高分子耐蚀材料是应用极广的一类耐蚀材料，因为它具有很广泛的适应性和用途，被制成各种形态。

作为一类年轻的材料，高分子耐蚀材料正面临着快速发展和广阔的市场前景。

本文将介绍高分子耐蚀材料的集中具体分类及国内外的发展现状。

关键字：高分子腐蚀耐蚀性应用腐蚀是指材料与外界反应引起的材料破坏或变质，发达国家腐蚀损失平均占国民经济总收入2-4% 。

美国于1990年调查表明化学工业的腐蚀损失达829亿美而我国在腐蚀损失方面也做过调查。

l988估计为270—500亿人民币。

近年来，国内外大量应用实例表明，高分子材料在企业防腐领域中显示出越来越大的作用，并且以其易成型加工．易修补价格艇宜的优势越来越受人们的重视。

因此国内外专家学者的研究工作也很活跃，新材料不断出现，为各行各业的实际应用提供了较多的选择机会。

在一定温度下，高分子材料耐无机酸、碱、盐的腐蚀性能优于金属材材并随着科研工作的深入开展，高分子材料在防腐蚀领域中将发挥更大的作用。

高分子材料的品种繁多，耐腐性能优异因而发展迅速，主要有热塑性树脂．热固性树脂和弹性体，热塑性树脂中仍以聚氯乙烯聚乙烯．聚丙烯的应用占主流，工程塑料类虽然有优异的耐腐性能，但因其价格的原因，在中等的腐蚀环境中首选的仍是价廉易得、加工容易的材料，工程塑料中尤以氟树脂应用面最广，增长也最快，热固性树脂大多制成复合材料使用，但增长率低于热塑性树脂．玻玻钢的概念也不断在发展，增强热塑性树脂和碳纤维增强树脂已得到重视。

从产品结构上看，垒结构塑料泵，阀，管较大幅度代替金属结构，纤维增强树脂设备得到广泛应用。

一几种主要的高分子耐蚀材料1．氟树脂厦涂料氟树脂是具有巨大技术革新潜力、适台特殊新用途的高性能材料、其优异的耐蚀特能在化工行业中应用越来越广泛，它们可为三类：非塑性加工类，如PTFE(聚四氟乙烯)；热塑性加工类．如FEP(垒氟乙丙，PVDF(聚偏氟乙烯) PFA(垒氟烷氧基共聚物)ECTFE (Ha1ar 乙烯一三氟氯乙烯仍然是氟塑料中最重要的品种，大约占氟聚合物产量的60呖，年增长率为5呖；近年来开发的热塑性加工的氟树脂年增长率达到7嘶，其中PFA可望达到8—9嘶，而最常用的是聚偏氟乙烯．它在耐蚀和耐热方面稍逊于聚四氟乙烯(PTFE)，但其制造简单，价格也低得多。