电化学腐蚀 - OK.PPT

第六章，材料的化学反应和保护 目录 6. 1 金属腐蚀的发生 一、化学腐蚀 二、电化学腐蚀 三、生物腐蚀 四、金属的腐蚀速率 6. 2 金属腐蚀的防护与利用 一，金属材料的耐蚀性 二、防止介质对材料的腐蚀 三、电化学保护法 四、化学腐蚀的利用 6. 3 生命体及高分子材料的老化 一，光合作用和氧源 二，氧自由基 三，高分子材料的老化 6. 4 高分子材料的保护 一，光稳定剂和抗氧剂 二，氧指数和阻燃剂 三，填充剂和偶联剂 四，化学镀和塑料电镀 作业： P225 1. 3. 4. 7. P237 3. 4. 6. 氧的三电子π键结构，从这个结构和对自由基的一般认识，可把 O2 视为一个带有未成对电子的分子。确实如此，氧的化学性质十分活泼，所以氧化物广泛存在。O2 在有机物生命体系中，参与糖、脂肪及氨基酸的代谢过程，最终形成水，其释放的能量通过三磷酸腺苷（ATP）高能磷酸键的合成相偶联而被贮存。然后由ATP将能量传给需要能量的地方，随着能量的转移，它的末端磷酸基即被脱落下来，所以ATP是细胞能量的主要传递者。O2 可以通过未成对电子接受反应，依次转变为超氧阴离子自由基 O2－? 超氧酸 HO2? 、过氧化氢 HOOH 和羟自由基 ?OH 等中间产物。由于这些物质都是直接或间接地由O2分子转化来的，而且具有较分子氧更活泼的化学性质，所以统称为活性氧，亦称为氧自由基。 O2– ? + H2O2 O2 + ?OH + OH– 铁螯合物 2 O2– ? + 2 H+ H2O2 + O2 SOD 超氧化歧化酶(SOD)分子结构模型 高分子材料在使用过程中，由于环境的影响，其强度、弹性、硬度等性能逐渐变坏，这种现象称为高分子材料的老化。 老化过程是个十分复杂的过程，它是受外力、热、光、氧气、水、微生物以及化学试剂等多方面因素共同作用的结果。老化结果可以是高分子链间发生交联作用而产生体型结构，致使高分子化合物进一步变硬、变脆而丧失弹性；也可以是大分子链断裂，分子量降低，致使高分子化合物变软、发粘并丧失机械弹性。这两种情况往往同时发生。高分子材料的老化结果和机理比生命体的老化要简单得多，大致有以下几种。 1． 光氧老化 高分子材料在光照下其化学单元发生了能级跃迁，空气中氧趁机介入，发生光氧反应，使其张力、强度和颜色发生变化的现象称高分子的光氧老化。 了解 RH R－H* ? R? + ?O－OH ?C－C－O－O－R R? + ?O－O? R－O－O? R－O－O－H + R? RH 氧有两个未配对的电子，他能使高分子化合物解离。特别是聚烯烃 RH 中的 C–H 键在光作用下处于激发状态（R–H*? ），此时又有氧（ ?O–O? ）与之作用，就很容易地把氢拉出来，产生自由基和形成氢过氧化物： 自由基和氧再进一步反应： 了解 2，热老化 热也是一种辐射。同样高分子材料在热的作用下其化学单元发生能级跃迁，氧的介入发生热氧老化，使其张力、强度和颜色发生变化的现象称为高分子的热氧老化。 了解 图6-8 聚合物吸氧曲线 A D C B O 时间 吸氧量 图6－8表示纯高分子化合物吸氧曲线的特征。AB线是诱导期，在此阶段随着时间的延长，吸氧缓慢增加，积存了足够的过氧化物之后，使反应迅速加快。 进入 BC 阶段。在此阶段反应物浓度很大，因此吸氧量很快增加，发生剧烈的氧化过程，曲线明显上升。此时聚合物已老化甚至丧失使用性能。随后由于反应物浓度的减少，以及表面已生成硬的氧化层，妨碍了氧的扩散，从而进入 CD 阶段。 了解 3， 化学试剂作用下的老化 例如聚酰胺的水解作用可表示如下： 了解 以羧酸代替水裂解高分子时，叫做酸解作用，此时羧酸中的酰基便相当于水中的氢原子： 因此，高分子材料在使用过程中应避免能与其起化学反应的试剂接触。那当然，更不能与相溶的有机溶剂接触。 学　习　要　求 1. 了解高分子材料与金属材料、陶瓷材料相比的优缺点，高分子材料的使用和保护。 2. 了解光稳定剂和抗氧剂的种类、作用机理。 3. 了解高分子材料的易燃性，理解氧指数、阻燃剂及阻燃作用等概念，掌握其在选材上的应用，了解偶联剂在高分子材料中的使用意义。 4. 了解塑料电镀，化学镀及其前处理中化学反应原理。 相对于金属材料，高分子材料一般不导电，可作为电绝缘材料；相对于陶瓷材料，高分子材料的熔点低、密度低、硬度小、易于加工，因此高分子材料在各个领域中有着广泛的应用。 但是高