Welche Korrosionsbeständigkeitseigenschaften weisen Phenolharze auf?

Einführung

Phenol-Formaldehyd-Harzesind eine Familie duroplastischer Polymermaterialien. Wenn ein Phenolharzmaterial für den Kontakt mit einer chemischen Umgebung in Betracht gezogen wird, kann seine Eignung nicht allein anhand des Namens der Harzfamilie bestimmt werden.

In diesem Artikel wird der Begriff „chemische Beständigkeit“ verwendet, um gemessene Veränderungen in einem Material auf Polymerbasis zu beschreiben, nachdem es einer bestimmten chemischen Umgebung ausgesetzt wurde. Dieser Artikel erhebt nicht den Anspruch, dass alle Phenolharze eine universelle Beständigkeit gegenüber Säuren, Basen oder Lösungsmitteln aufweisen. Für die Kategorie Phenolharz gilt keine solche universelle Einstufung. In den folgenden Abschnitten werden die Grundsätze für die Überprüfung von Daten zur chemischen Exposition und die Informationen dargelegt, die bei der Bewertung der Materialeignung definiert werden sollten.

Kurze Antwort

Phenolharzmaterialien können hinsichtlich ihrer chemischen Beständigkeit bewertet werden, es gibt jedoch keine allgemeingültige Bewertung der Säure-, Alkali- oder Lösungsmittelbeständigkeit für jedes Phenolharzprodukt. Die Eignung für die spezifische ausgehärtete Formulierung oder den fertigen Artikel sollte unter definierten Expositions- und Testbedingungen festgestellt werden. Dies ist eine Materialauswahlgrenze, die auf der Notwendigkeit basiert, das Testobjekt und die Testbedingungen zu definieren; Dies bedeutet nicht, dass alle Phenolmaterialien eine schlechte Leistung erbringen oder dass ordnungsgemäß abgestimmte Ergebnisse nicht verglichen werden können.

Warum Testbedingungen wichtig sind

Ein Ergebnis zur Chemikalienbeständigkeit gilt für das getestete Material und die angegebenen Expositionsbedingungen. Es sollte nicht als universeller Wert für eine breite Polymerfamilie betrachtet werden. Ergebnisse von Proben mit unterschiedlichen Formulierungen, Vorbereitungsgeschichten, Konstruktionen oder Geometrien sollten nicht als gleichwertig angesehen werden.

Bei der Überprüfung eines Ergebnisses sollten die folgenden Test- und Probendetails identifiziert werden:

• Formulierungsreferenz: Ergebnisse verschiedener Formulierungen sollten nicht als gleichwertig angesehen werden.

Chemische Identität und Konzentration: Breite Kategorien wie „Säure“ oder „Lösungsmittel“ reichen nicht aus; Das spezifische Reagens und seine Konzentration sollten identifiziert werden.

• Temperatur und Dauer: Ergebnisse, die bei unterschiedlichen Temperaturen oder nach unterschiedlichen Expositionsdauern erzielt wurden, sollten nicht als gleichwertig angesehen werden.

Kontaktmodus: Die Kontaktmethode sollte angegeben und beim Vergleich der Ergebnisse berücksichtigt werden.

• Mechanischer Spannungszustand: Es sollte aufgezeichnet werden, ob die Probe unter mechanischer Belastung geprüft wurde.

Es sollte nicht davon ausgegangen werden, dass ein Ergebnis, das für ein Material unter einer Reihe von Expositionsbedingungen erzielt wurde, auch auf ein anderes Material oder eine andere Reihe von Bedingungen zutrifft.

Definieren Sie das Testmaterial

Eine Bewertung der Chemikalienbeständigkeit ist nur dann sinnvoll, wenn die physikalische Form des getesteten Materials eindeutig identifiziert wird. Unterschiedliche Testobjekte erfordern eine unterschiedliche Interpretation:

• Vollkunststoff-Testprobe: Ein standardisiertes Probestück, eine standardisierte Platte oder ein geformter Stab, der aus einer ausgehärteten Formulierung hergestellt wird.
• Laminiertes Harzprodukt oder -blatt: Der Aufbau und die Probenform sollten identifiziert werden.
• Fertiger Artikel oder fertiges Bauteil: Es sollte nicht ohne Begründung davon ausgegangen werden, dass Daten aus einem Laborcoupon den vollständigen Artikel repräsentieren.
• Daten, die von einer physischen Form oder einem Probentyp erhalten wurden, sollten nicht auf unterschiedliche Formen oder strukturelle Konstruktionen verallgemeinert werden.

Wobei das Testobjekt a istPhenol-Formaldehyd-Harz, sollten die Lieferform und der Aushärtungszustand identifiziert werden, bevor die Daten zur chemischen Belastung ausgewertet werden.

Relevante Prüfnormen

Zwei weithin referenzierte Standards bieten strukturierte Rahmenwerke zur Bewertung der Beständigkeit von Kunststoffmaterialien gegenüber chemischen Reagenzien.

ASTM D543-21, Standard Practices for Evaluating the Resistance of Plastics to Chemical Reagents, deckt die Bewertung von Kunststoffmaterialien ab, einschließlich gegossener, heißgeformter, kaltgeformter, laminierter Harzprodukte und Plattenmaterialien. Es stellt Verfahren unter Praxis A (Eintauchtest) und Praxis B (Mechanische Beanspruchung und Reagenzienexposition unter standardisierten Bedingungen der angelegten Belastung) vor. Zu den Konditionierungsansätzen gehören je nach beabsichtigtem Anwendungskontext das Eintauchen und die Wet-Patch-Methode. Gemessene Änderungen können Gewicht, Abmessungen, Aussehen, Farbe, Festigkeit und andere mechanische Eigenschaften umfassen.

ISO 175:2010, Kunststoffe – Prüfmethoden zur Bestimmung der Auswirkungen des Eintauchens in flüssige Chemikalien, legt Methoden fest, um feste Kunststoffprüfkörper, frei von jeglicher äußerer Beanspruchung, flüssigen Chemikalien auszusetzen und die daraus resultierenden Eigenschaftsänderungen zu bestimmen. Dabei wird nur die Prüfung durch vollflächiges Eintauchen des Prüflings berücksichtigt. Sie gilt für feste Kunststoffe in Form von Platten, Rohren, Stäben oder Platten mit einer Dicke von mehr als 0,1 mm und gilt nicht für zellulare Materialien. Es gilt nicht für umgebungsbedingte Spannungsrisse. Die hier beschriebenen ISO 175-Verfahren betreffen feste Kunststoffproben und sollten nicht als direkte Tests eines ungehärteten flüssigen oder pulverförmigen Harzes dargestellt werden.

Vergleich zwischen Standards

ASTM D543-21 stellt fest, dass ISO 175 ähnliche Themen behandelt wie Praxis A, sich jedoch im technischen Inhalt unterscheidet und dass die im Rahmen der beiden Standards erzielten Ergebnisse nicht direkt verglichen werden können. Ergebnisse aus den Verfahren ASTM D543 und ISO 175 sollten nicht als direkt vergleichbar betrachtet werden.

Keine der beiden Normen beweist, dass Phenolharze als Klasse gegen bestimmte Säuren, Basen oder Lösungsmittel beständig sind. Sie definieren Methoden zur Durchführung und Berichterstattung einer Bewertung einer bestimmten Probe unter definierten Parametern.

So überprüfen Sie Daten zur Chemikalienbeständigkeit

Bei der Überprüfung von Chemikalienbeständigkeitsdaten für technische oder Beschaffungsentscheidungen ist es hilfreich zu überprüfen, ob die folgenden Informationen dokumentiert sind. Dies sind praktische Überprüfungspunkte; Sie sind nicht alle in ASTM D543-21 oder ISO 175:2010 vorgeschrieben. Akzeptanzkriterien werden in der Regel durch die jeweilige Spezifikation, den Kunden oder das Projekt definiert.

• Materialidentifikation: Harztyp, Formulierungsreferenz, Aushärtezustand und Probenbeschreibung.
• Chemische Umgebung: Genaue chemische Identität und Konzentration.
• Expositionsbedingungen: Expositionstemperatur und Gesamtdauer.
• Kontaktmodus: Eintauchen, die Nass-Patch-Methode gemäß ASTM D543-21 oder eine andere identifizierte Bedingung.
• Belastungszustand: Unbeansprucht oder nach dem in ASTM D543-21 Praxis B beschriebenen Verfahren unter angelegter Belastung getestet.
• Teststandard: Referenzierter Standard und Verfahren, z. B. ASTM D543-21 Practice A oder ISO 175:2010.
• Gemessene Eigenschaften: Änderungen in Masse, Abmessungen, Aussehen, Farbe oder mechanischer Festigkeit.
• Akzeptanzkriterien: Schwellenwerte, die eine akzeptable oder inakzeptable Leistung für den beabsichtigten Dienst definieren, wie in der geltenden Anforderung festgelegt.

Eine generische Aussage wie „chemikalienbeständig“ ohne diese unterstützenden Parameter bietet keine ausreichende Grundlage für die Materialauswahl.

Technische Anfrage

Wenn Sie Daten zur Chemikalienbeständigkeit anfordern oder ein Phenolharzmaterial für eine bestimmte Anwendung bewerten, hilft die Bereitstellung der folgenden Informationen bei der Überprüfung relevanter Daten. Die anwendbare Testmethode, die erforderliche Dokumentation und die Akzeptanzkriterien sollten für die spezifische Anfrage identifiziert werden.

Materialform: Ausgehärtetes reines Harz, Formmasse, Laminat, Verbundwerkstoff oder fertiger Artikel.

• Formulierungsdetails: Verstärkungen, Füllstoffe oder Additivsysteme, sofern zutreffend.
• Chemisches Reagenz: Spezifische chemische Identität und Konzentration.
• Expositionstemperatur: Gegebenenfalls vorgesehener Betriebstemperaturbereich.
• Expositionsdauer: Gesamtzeit und ob die Exposition kontinuierlich oder intermittierend erfolgt.
• Kontaktmodus: Geplante Kontaktbedingungen wie Eintauchen, Spritzen oder Verschütten, damit ein geeignetes Testverfahren ausgewählt werden kann.
• Mechanische Beanspruchung: Vorhandensein und Art von Betriebsbeanspruchungen.
• Proben- oder Bauteilgeometrie: Relevante Abmessungen und Oberflächenbeschaffenheit.
• Akzeptanzkriterien: Zulässige Änderungen der Masse, der Abmessungen, des Aussehens oder der mechanischen Eigenschaften für die vorgesehene Dienstleistung.

WoPhenolharz für VerbundwerkstoffeWenn eine solche Maßnahme in Betracht gezogen wird, sollten Daten zur Chemikalienbeständigkeit für das relevante ausgehärtete Verbundsystem generiert und nicht nur aus dem Namen der Harzfamilie abgeleitet werden.

Abschluss

Phenolharzmaterialien können hinsichtlich ihrer chemischen Beständigkeit bewertet werden, die resultierenden Daten sind jedoch nur dann aussagekräftig, wenn die Materialform, die chemische Umgebung, die Expositionsbedingungen und die Testmethode explizit definiert sind. Für die Kategorie Phenolharz gilt keine allgemeingültige Einstufung der Säure-, Alkali- oder Lösungsmittelbeständigkeit. Die Eignung für eine Zielanwendung sollte anhand von Daten ermittelt werden, die aus der spezifischen ausgehärteten Formulierung oder dem fertigen Artikel unter servicerepräsentativen Bedingungen generiert wurden.

Referenzen

1. ASTM International. (2021). ASTM D543-21, Standardverfahren zur Bewertung der Beständigkeit von Kunststoffen gegenüber chemischen Reagenzien.https://doi.org/10.1520/D0543-21
2. Internationale Organisation für Normung. (2010). ISO 175:2010, Kunststoffe – Prüfmethoden zur Bestimmung der Auswirkungen des Eintauchens in flüssige Chemikalien (3. Auflage).https://www.iso.org/standard/55483.html