清洗對(duì)象是指待洗的物體（為區(qū)別于污垢，又稱其為基質(zhì)）。組成衣物、家庭日用品、機(jī)器零件、電子元件及各種設(shè)備的材料主要有紡織纖維、金屬材料、木材、玻璃、陶瓷（含硅化合物）、塑料等，針對(duì)不同清洗對(duì)象要采取不同的清洗方法。因此了解組成清洗對(duì)象的這些原材料的性質(zhì)，特別是其表面的物理及化學(xué)性質(zhì)就顯得十分重要。以下主要針對(duì)不同清洗對(duì)象的材料特性進(jìn)行介紹。

一、紡織纖維

紡織纖維根據(jù)原料來源可分為天然纖維與化學(xué)纖維兩大類。

表2-1紡織纖維的分類

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天然纖維主要包括植物纖維和動(dòng)物纖維。植物纖維的主要化學(xué)成分是纖維素，一般又稱為纖維素纖維，它主要包括棉纖維和麻纖維兩大類。動(dòng)物纖維的主要化學(xué)成分是蛋白質(zhì)，因此又稱為蛋白質(zhì)纖維。從動(dòng)物身上得到的毛纖維（如綿羊毛、山羊絨、駱駝絨、兔毛、耗牛毛等）和從桑蠶、柞蠶等得到的蠶絲，還包括從奶酪和花生中提煉得到的酪素纖維、蛋白纖維等都屬于蛋白質(zhì)纖維。

化學(xué)纖維包括再生纖維和合成纖維兩大類。前者是以天然高分子物質(zhì)為原料經(jīng)過化學(xué)處理和機(jī)械加工得到的化學(xué)纖維，如把蔗渣、木材等天然纖維素材料經(jīng)化學(xué)加工得到的粘膠纖維、銅氨纖維、醋酸纖維等均稱為再生纖維素纖維。而合成纖維則指以煤、石油產(chǎn)品為原料經(jīng)過化學(xué)合成形成的高分子纖維材料。根據(jù)高分子主鏈結(jié)構(gòu)的不同，合成纖維可分為碳鏈纖維和雜鏈纖維兩大類，如聚丙烯騰纖維、聚丙烯纖維、聚乙烯醇縮醛纖維屬于碳鏈纖維，而聚酯纖維、聚酰胺纖維、聚氨酯纖維則屬于雜鏈纖維。表2-1列出紡織纖維的分類情況。

下面對(duì)兩類纖維中的主要品種及其性質(zhì)分別加以介紹。

棉纖維

纖維素是一種天然的高分子化合物，常用（CsHeOs）表示其化學(xué)分子式。纖維素在酸或酶的作用下，可被水解，最終產(chǎn)物是葡萄糖，因此纖維素可看成是以葡萄糖為基本單元的多元縮聚物。纖維素分子中含葡萄糖基本單元數(shù)目因其來源不同而有所不同，如麻纖維素分子含葡萄糖基本單元數(shù)就比棉纖維素多。纖維素是長鏈直線形結(jié)構(gòu)分子，具有纖維所要求的各種特性。

棉纖維是天然纖維素纖維中最重要的一種。棉花中的纖維素含量居各種植物之冠，可謂最高產(chǎn)的纖維素原料。棉纖維的化學(xué)成分一般為：纖維素91.0%、果膠質(zhì)0.6%、油脂和蠟0.5%、灰分0.2%、蛋白質(zhì)0.35%、其他7.35%。

目前使用的纖維材料總量中，棉纖維以其優(yōu)良的物理和化學(xué)性質(zhì)約占據(jù)了一半以上的份額。成熟的棉纖維，手感富有彈性，呈乳白色富有光澤，其纖維長度和粗細(xì)因產(chǎn)地而異，大致長度為4cm，直徑為20μm。棉纖維在干態(tài)和濕態(tài)（水中浸泡）都有比較高的斷裂強(qiáng)度，適合洗滌用途的需要。同時(shí)，它的回潮率和耐熱性都很好，作為衣料具有吸汗的卓越特點(diǎn)，受熱時(shí)亦不會(huì)軟化熔融。

棉纖維的化學(xué)特性主要表現(xiàn)在以下幾方面：

（1）與水作用：它在水中能膨化但不溶解，膨化后橫截面積增大（40%?50%），長度亦稍有增加（1%?2%）。脫脂后的棉纖維吸水性增強(qiáng)。在酸或酶的作用下或在高溫加熱情況下棉纖維發(fā)生水解作用，強(qiáng)度下降，經(jīng)長時(shí)間水解后棉纖維將完全轉(zhuǎn)變成葡萄糖。

（2）與酸作用：硫酸、鹽酸和硝酸等無機(jī)強(qiáng)酸對(duì)棉纖維有較強(qiáng)的腐蝕作用，熱稀酸和冷濃酸都會(huì)促使棉纖維發(fā)生水解作用，但醋酸、甲酸等有機(jī)酸對(duì)棉纖維作用則較弱。因?yàn)槊蘩w維具有不耐酸的化學(xué)特性，在使用及清洗棉布衣物時(shí)應(yīng)盡量避免使其與酸接觸。

（3）與堿作用：常溫下棉纖維在氫氧化鈉、氨水等稀堿的作用下是穩(wěn)定的。因此通常在堿性條件下洗滌棉織物，既可取得很好的去污效果，也不會(huì)損傷棉纖維。

但是在用W（NaOH）=18%的氫氧化鈉處理棉纖維時(shí)，棉纖維會(huì)發(fā)生膨潤、溶脹，失去天然扭曲性，長度大大收縮，同時(shí)直徑加大，表面呈現(xiàn)凝膠狀態(tài)。此時(shí)如果對(duì)其施以機(jī)械張力，棉纖維的表面會(huì)呈半透明狀且平滑發(fā)光，再經(jīng)水洗干燥后，棉纖維表面變得光滑，且透明性增加。這樣的棉纖維外觀、風(fēng)格獨(dú)特，與絲綢有些類似，在紡織工業(yè)中把對(duì)棉纖維的這種處理方法稱為絲光處理。在與濃堿作用時(shí)，棉纖維與堿生成一種分子間化合物（稱為堿纖維素），這種化合物使棉纖維吸水性增強(qiáng)，化學(xué)反應(yīng)力提高。

（4）與其他物質(zhì)作用：棉纖維不溶于一般有機(jī)溶劑，因此可利用有機(jī)溶劑溶解去除棉織物表面的污垢和雜質(zhì)而不損傷棉纖維。棉纖維對(duì)次氯酸鈉、雙氧水等氧化劑有一定耐受能力，但如果處理不當(dāng)也會(huì)造成棉纖維分解。

在含水率大于9%，處于相對(duì)濕度大于75%以上環(huán)境時(shí)，棉纖維易被微生物分解，受霉菌作用較劇烈。因此，防霉變對(duì)棉織物很重要，尤其在濕度較大的環(huán)境內(nèi)。

麻類

麻類是另一種重要的纖維素纖維。它與獸毛都是人類最早使用的纖維材料。大約在一萬年前，人類已開始把麻類和獸毛等纖維作為手工紡織的原材料。四千年前，埃及的麻織技術(shù)已相當(dāng)完善。

麻纖維按其來源不同可分為兩大類：一類是從雙子葉植物的莖部剝離下來的韌皮纖維，這類麻纖維質(zhì)地柔軟，適于紡織。芒麻、亞麻、大麻、黃麻、紅麻、青麻、羅布麻等均屬于這類纖維；另一類是從單子葉植物的葉和葉梢上得到的葉脈纖維，這類麻纖維質(zhì)地粗硬，相對(duì)更適于制繩，屬于這類麻纖維的有劍麻、馬尼拉麻，菠蘿麻等。

不同麻纖維按其特性可被廣泛的應(yīng)用于多種用途。如芒麻纖維細(xì)而長，拉力大，抗霉性好，絕緣性好，可用作夏布、帆布及各種工業(yè)用布，芒麻布具有吸濕、透氣的特性而且硬挺、貼身和涼爽。亞麻纖維伸縮性小，耐折皺，吸水后的濕強(qiáng)度反而增加，適合作夏季衣料、軍用帳篷、水龍帶、防雨布等。我國的麻類資源豐富，已被多個(gè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。

麻纖維與棉纖維的主要化學(xué)成分都是纖維素，因此具有類似的化學(xué)性質(zhì)，在此不再贅述。

一般情況下，紡織工業(yè)選用纖維素纖維作為原材料時(shí)主要要求其具有如下特性：

（1）纖維富有彈性而且柔軟，具有較強(qiáng)的可塑性，既容易產(chǎn)生變形，又能基本恢復(fù)到原狀。

（2）具有良好的強(qiáng)度，能承受拉伸、剪切和扭轉(zhuǎn)等作用力，并具有一定的耐磨損、耐疲勞的特性。

（3）纖維具有一定長度。若纖維太短，難以在紡紗機(jī)上紡成紗，因此一般要求長度至少在10mm以上。

毛纖維

毛纖維是重要的動(dòng)物纖維。它的主要化學(xué)成分是蛋白質(zhì)。毛纖維中最重要的是綿羊毛，其他還有山羊絨（又稱開司米）、馬海毛（原產(chǎn)于土耳其安哥拉省的一種山羊毛）、駱駝毛和兔毛等。耗牛絨是我國的特產(chǎn)，已開發(fā)出的多種耗牛絨紡織新品種，以質(zhì)優(yōu)價(jià)廉而受到廣大消費(fèi)者的青睞。

羊毛纖維的長度和細(xì)度，根據(jù)羊的品種、產(chǎn)地以及生長在羊身上的部位不同而在很大范圍內(nèi)變動(dòng)。一般情況下，羊毛纖維長度在25?300mm，細(xì)度在10?40μm之間。

羊毛纖維細(xì)長而卷曲的結(jié)構(gòu)使它手感柔軟細(xì)膩，保暖性好。與其他纖維所不同，羊毛纖維表面具有鱗片結(jié)構(gòu)。這種鱗片結(jié)構(gòu)使得羊毛在濕熱條件下，在水溶液中經(jīng)機(jī)械外力作用后，纖維集合體會(huì)逐漸收縮緊密，并相互穿插糾纏，以致最后纖維間不能發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)而交織氈化。這種性能稱為羊毛的縮絨性。這就是毛織物不適于水洗而需用有機(jī)溶劑進(jìn)行干洗的原因。

羊毛纖維特殊的理化特性使其具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）吸濕性大。羊毛是吸濕性較強(qiáng)的纖維，在通常情況下，含水量為8%?14%，但它可吸收高達(dá)40%的水分，而且此時(shí)手感仍不覺得潮濕。這是由于毛纖維的蛋白質(zhì)纖維結(jié)構(gòu)中存在氨基、竣基這些極性基團(tuán)，易于通過氫鍵與水分子結(jié)合而吸潮。

（2）彈性好。這是毛織服裝與毛料服裝經(jīng)長時(shí)間穿著不易發(fā)生折皺或變形，羊毛地毯經(jīng)得起長期踩踏的主要原因。

（3）耐酸性好。能在低溫的強(qiáng)酸溶液中保持穩(wěn)定。利用羊毛纖維的這一特性，羊毛可用酸進(jìn)行處理以去除其中所含有的植物性雜質(zhì)。同時(shí)也使得羊毛可在酸性溶液中染色。

羊毛等毛纖維的理化特性同時(shí)決定了它有如下缺點(diǎn)：

（1）不耐堿。羊毛在堿性條件下易發(fā)生水解，強(qiáng)度下降，特別是在高溫強(qiáng)堿濃溶液的長時(shí)間作用下破壞很快。因此，毛織物不宜在堿液尤其是強(qiáng)堿溶液中洗滌。

（2）易發(fā)生氈縮。前面已述及羊毛表面的鱗片組織使毛織物在水溶液中受熱和機(jī)械作用時(shí)，纖維間做相對(duì)滑動(dòng)，由于順、逆鱗片方向運(yùn)動(dòng)的摩擦因數(shù)差別很大，易于發(fā)生單向運(yùn)動(dòng)，而造成毛纖維的纏結(jié)。

（3）不耐蟲蛀。毛料服裝易于被蟲蛀，在保存時(shí)應(yīng)特別注意這點(diǎn)。

蠶絲

蠶絲是另一種重要的天然蛋白質(zhì)纖維。我國重要的紡織產(chǎn)品絲綢即是由蠶絲加工而成的。這種絲綢紡織生產(chǎn)在我國已有悠久的歷史。蠶絲作為一種重要紡織材料其主要特性使它具有以下優(yōu)、缺點(diǎn)。

蠶絲的優(yōu)點(diǎn)為：

（1）吸濕性好。與毛纖維類似，蠶絲含水量可達(dá)10%?12%，最高可達(dá)30%，而此時(shí)手感仍不覺得潤濕。由于吸濕性高，絲綢衣物能迅速吸收汗液和散發(fā)水分，所以夏季穿著感到十分涼爽。

（2）光澤好，透氣性好，手感柔軟。這種特色使由蠶絲紡織而成的絲綢一直是做高檔服裝的面料。

（3）絕緣性好。蠶絲是電的不良導(dǎo)體，而且耐熱性好，當(dāng)溫度升至120℃，也只漸漸失去水分而無明顯變化。

蠶絲的主要缺點(diǎn)是：

（1）不耐酸、堿。無機(jī)強(qiáng)酸的濃溶液，即使在不加熱的條件下也能使蠶絲受到損傷，失去光澤，手感變差。蠶絲受到強(qiáng)酸作用時(shí)間稍長即會(huì)被水解，而在加熱條件下，水解得更迅速。蠶絲又很不耐堿，在pH>10的堿液中，它就會(huì)發(fā)生顯著水解作用而受到損傷。

（2）不耐氧化。蠶絲和羊毛均會(huì)被含氯的氧化劑破壞。

（3）不耐光照。蠶絲經(jīng)長時(shí)間日光照射會(huì)發(fā)脆，強(qiáng)度下降。

因此，在清洗絲綢織物時(shí)要注意避免使用強(qiáng)酸及堿性洗滌液，并且不要在日光下長時(shí)間曝曬晾干，亦不能用含氯的氧化劑（如次氯酸等）進(jìn)行漂白。

表2-2列有棉、麻等各種天然纖維的多項(xiàng)物理性質(zhì)。

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再生纖維

根據(jù)原料不同，再生纖維可分為再生纖維素纖維和再生蛋白質(zhì)纖維兩類。但實(shí)用價(jià)值較大的是再生纖維素纖維中的粘膠纖維和醋酯纖維，此處只對(duì)其情況做出簡單的介紹。

粘膠纖維，其原料主要來自木材，木材中含有大約50%的纖維素，工業(yè)上把木材中的非纖維素成分去掉后得到的纖維素可用于造紙，也可以制造再生纖維素纖維。

粘膠纖維是把纖維素浸漬在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為18%的濃氫氧化鈉溶液中制成堿纖維素，再與二硫化碳作用生成纖維素黃原酸鈉鹽，然后把這種鹽溶于氫氧化鈉溶液中就得到黃褐色的粘膠溶液。如果把這種粘液經(jīng)過細(xì)孔壓入稀硫酸中，纖維素就從黃原酸鹽中分解出來并生成絲狀纖維。這就是粘膠纖維的簡要生產(chǎn)過程。

粘膠纖維用途廣泛，常用作衣料、內(nèi)衫的紡織材料，也可以與其他纖維混紡。粘膠纖維的吸濕性、透氣性均好，易被染上鮮艷顏色，而且原料來源廣泛，成本低，各種性能接近天然纖維素纖維。

還有一種再生纖維素纖維叫做銅氨纖維。它是由上等木材（或棉短絨）作原料，溶在銅氨溶液中形成纖維素銅氨絡(luò)合物溶液，然后令它在酸浴中分解就得到絲狀再生纖維素纖維。由于這種銅氨纖維素溶液對(duì)氧氣很敏感，很易被氧化分解，因此銅氨纖維的生產(chǎn)過程都必須在隔絕空氣的條件下進(jìn)行，對(duì)設(shè)備的要求比較高。由于生產(chǎn)成本較高，目前已很少生產(chǎn)。

醋酯纖維是另一種重要的再生纖維素纖維，這種纖維是以木材或短棉絨為纖維素原料，與醋酸酹和醋酸混合，在濃硫酸的催化作用下通過化學(xué)反應(yīng)得到纖維素三醋酸酯。它溶解在有機(jī)溶劑中通過細(xì)孔噴出即可得到。

由于這種醋酯再生纖維是由天然纖維素原料與醋酸發(fā)生酯化反應(yīng)得到的，它已不是原來的天然的高分子化合物，而是一種半合成的高分子化合物，因此它具有許多不同于原纖維素纖維的性質(zhì)，例如纖維素醋酸酯纖維校天然纖維素纖維吸水性差，而且可溶于二氯甲烷、二甲基甲酰胺等有機(jī)溶劑，受熱時(shí)會(huì)熔融，熱可塑性提高，具有難燃性等類似合成纖維的性質(zhì)。這都是由于原纖維素分子中親水性強(qiáng)的輕基被疏水性的醋酸根置換所致。

合成纖維

合成纖維是用石油、天然氣、煤及農(nóng)副產(chǎn)品為原料，經(jīng)一系列化學(xué)反應(yīng)制成的合成高分子化合物，再經(jīng)加工而制得的纖維。合成纖維根據(jù)高分子鏈結(jié)構(gòu)的不同，可分為碳鏈結(jié)構(gòu)纖維和雜鏈結(jié)構(gòu)纖維。碳鏈纖維的高分子主鏈只含碳元素，而雜鏈纖維的高分子主鏈中除碳原子外還含有氮、氧等其他元素。

目前世界上生產(chǎn)使用的纖維總量中合成纖維僅次于棉花而占第二位，品種達(dá)幾十種，其中產(chǎn)量最高的是聚酯、聚酰胺和聚丙烯睛等三類。

合成纖維原料不依賴于農(nóng)、牧業(yè)，有利于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。而且普遍具有強(qiáng)度高、耐磨性好、耐腐蝕性好、化學(xué)穩(wěn)定性好、生產(chǎn)成本較低等優(yōu)點(diǎn)，但又具有疏水性強(qiáng)、吸濕性較差、染色較困難的缺點(diǎn)。為克服合成纖維的缺點(diǎn)，常常采用與天然纖維混紡等措施加以改進(jìn)。

表2-3列有主要合成纖維的結(jié)構(gòu)和性能特點(diǎn)。

金屬材料

通常使用的金屬材料主要有鋼鐵、不銹鋼等鐵合金以及鋁、銅等有色金屬，這些金屬材料有著不同的表面物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)。以下分別進(jìn)行介紹。

1.鋼鐵

把含碳量大于2%的鐵碳合金叫鑄鐵，含碳量在2%以下的鐵碳合金則稱作鋼。鋼是一種價(jià)格較便宜、機(jī)械強(qiáng)度高、加工性能優(yōu)良的金屬材料。

然而，鋼鐵表面是富有活性的。在干燥的大氣中，鐵被氧化生成FeO、Fe?O?或Fe?O?。在500°C以上，鋼鐵遭到含氧大氣的高溫腐蝕，產(chǎn)生氧化皮。例如，鋼鐵在澆鑄、鍛造、焊接、煉制、軋制等熱加工過程中，在石油化工廠的管式加熱爐管外壁等都發(fā)生高溫氧化。

當(dāng)鋼鐵暴露在空氣中時(shí)，會(huì)與空氣中的二氧化碳和水反應(yīng)生成碳酸鐵，或與水、氧氣反應(yīng)生成氫氧化鐵、三氧化二鐵組成的表面覆蓋膜，這即是鐵銹。當(dāng)銹膜的厚度達(dá)到1μm以上時(shí)，就可以用肉眼觀察到這種紅褐色的鐵銹，生銹不僅使鋼鐵外觀受到影響，也使鋼鐵制品的精度和強(qiáng)度下降。

鐵銹的生成與空氣中水蒸氣含量有很大關(guān)系，在高濕度氣氛中鐵銹生成很快，水中含有的氫離子對(duì)鐵銹的生成有促進(jìn)作用。在鋼鐵表面形成的這種氧化物覆蓋膜呈疏松結(jié)構(gòu)，所以它不能阻止氧氣繼續(xù)滲入鋼鐵內(nèi)部發(fā)生反應(yīng)，而且隨著氧化反應(yīng)的不斷進(jìn)行導(dǎo)致鋼鐵表面破壞。一般需通過電鍍和涂漆等技術(shù)對(duì)鋼鐵表面加以保護(hù)。

在水中，若有溶解氧存在時(shí)，碳鋼和普通鑄鐵都不耐蝕。當(dāng)水中氧的濃度達(dá)到某臨界值時(shí)，鋼鐵發(fā)生鈍化，使腐蝕減緩。當(dāng)水中溶解氧消耗完后，而水中又沒有別的氧化劑，水不再腐蝕鋼鐵。如果水中有氧，又有少量活性離子，如氯離子，鋼鐵將發(fā)生嚴(yán)重的局部腐蝕，甚至穿孔。例如，北京某一飯店，尚未開業(yè)，即發(fā)生1.2mm厚的鋼制水暖散熱片多處穿孔，最短的通水運(yùn)行周期才38天，即屬于此種情況。由于海水中有大量的氯離子，即使已鈍化的鋼鐵，鈍化膜也容易被破壞，因此鋼鐵難以發(fā)生鈍化，其腐蝕遠(yuǎn)比在淡水中的快。

鋼鐵耐酸腐蝕能力較弱，在pH小于4的硫酸、鹽酸等強(qiáng)酸水溶液中，鐵與氫離子反應(yīng)生成氫氣，使鐵變成二價(jià)鐵離子很快溶解；而在pH大于4的弱酸性溶液中，酸會(huì)促進(jìn)水中溶解的氧氣對(duì)鐵的氧化作用，使二價(jià)鐵離子氧化成三價(jià)鐵離子，因此在這種情況下，鐵被腐蝕溶解后生成水溶性的三價(jià)鐵鹽。

在濃度為45%~98%的硫酸中，鋼鐵表面會(huì)形成一層致密的氧化膜。這種氧化膜對(duì)防止鋼鐵內(nèi)部被腐蝕起到了有效的保護(hù)作用。在銘酸的強(qiáng)酸性水溶液中，鋼鐵表面也會(huì)生成一層鋸酸鐵的薄膜，有很強(qiáng)的耐腐蝕作用。

氫氧化鈉等堿性水溶液中，鋼鐵相對(duì)比較穩(wěn)定，特別是在常溫下，鋼鐵耐堿的腐蝕性很好，只有在高溫濃堿水溶液中，鋼鐵才會(huì)被逐漸腐蝕。在含有食鹽等強(qiáng)電解質(zhì)的水溶液中，由于在鋼鐵表面形成許多微電池，所以會(huì)發(fā)生電化學(xué)腐蝕而加速鋼鐵腐蝕。在中性水溶液中，電解質(zhì)濃度對(duì)腐蝕速度的影響呈現(xiàn)先增加后減少的規(guī)律。

2.不銹鋼

不銹鋼是不銹鋼和耐酸鋼的總稱。其中能抵抗酸、堿、鹽等化學(xué)侵蝕性介質(zhì)腐蝕的合金鋼叫做耐酸鋼，耐大氣、水蒸氣等弱介質(zhì)腐蝕的鋼為不銹鋼。不銹鋼中最主要的是鉻不銹鋼和鉻鎳不銹鋼，它的主要化學(xué)成分是鐵鉻合金，鉻使鋼的耐腐蝕能力大為提高。在鋸鋼中加入鎳、鋁、鈦、錳等其他金屬時(shí)，可進(jìn)一步改善其耐腐蝕性和工藝加工性能。

不銹鋼中鉻的含量一般在12%以上。常見的不銹鋼品種中的兩大類：洛不銹鋼含鋸在12%左右；銘銀不銹鋼含洛為16%?20%，含鐮為8%?14%。后一類不銹鋼耐腐蝕性能更好，機(jī)械加工性能也較優(yōu)良，在化工設(shè)備制造領(lǐng)域用途很廣。

鉻鎳不銹鋼的典型代表是含鉻18%，含鎳8%的不銹鋼，俗稱18-8鉻鎳鋼。但即使這種有優(yōu)良耐腐蝕性能的不銹鋼也不是對(duì)所有化學(xué)藥品都有抵抗能力。表2-4列有18-8鉻鎳鋼和含鉻量在11.5%?18%的不銹鋼（低碳鋼）和含量在11.5%~27%的不銹鋼（低碳鋼）對(duì)各種化學(xué)藥品的耐腐蝕情況。

由表2-4可知，18-8鋸銀鋼有良好的耐腐蝕性能，這是因?yàn)樗谋砻嬗幸粚又旅艿难趸t薄膜保護(hù)內(nèi)部使其在通常的條件下不被腐蝕，但在高溫條件下仍會(huì)受腐蝕，如在80°C以上的高溫下，18-8鉻鎳鋼會(huì)被60%的硫酸、醋酸和草酸所腐蝕。另外水溶液中含有氯離子等鹵素離子時(shí)會(huì)對(duì)不銹鋼的腐蝕起促進(jìn)作用，如鹽酸對(duì)不銹鋼有強(qiáng)烈的腐蝕作用，次氯酸鹽水溶液中的活性氯含量在200mg/kg以上時(shí)會(huì)對(duì)不銹鋼有顯著的腐蝕作用，水溶液中活性氯含量在10mg/kg時(shí)經(jīng)過長時(shí)間接觸也會(huì)使不銹鋼表面稍變粗糙。食鹽、氯化銨等含氯離子的水溶液也會(huì)對(duì)不銹鋼造成腐蝕。另外，氯、漠等單質(zhì)對(duì)不銹鋼有強(qiáng)烈的腐蝕作用。

由上述介紹可知，所謂“不銹鋼”是相對(duì)的、有條件的，耐腐蝕性是隨環(huán)境條件改變而改變的。例如，含質(zhì)量分?jǐn)?shù)13%Cr的不銹鋼，室溫下在質(zhì)量分?jǐn)?shù)80%的硝酸中是穩(wěn)定的，而在沸騰的硝酸中卻是不耐腐蝕的。因此在使用中應(yīng)掌握以下選用和處理原則。

（1）在可以使用碳鋼、非金屬材料和低合金鋼的場合，盡量不用洛、葆不銹鋼，以減少我國有限的輅銀資源的消耗，降低生產(chǎn)成本。

表2-4不銹鋼的耐腐蝕性能（常溫）

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（2）要根據(jù)介質(zhì)的組成和條件選用在耐蝕性能上能滿足要求的不銹鋼。選定的依據(jù)是文獻(xiàn)資料中的數(shù)據(jù)，自己積累的知識(shí)。對(duì)不熟悉的材料，應(yīng)通過實(shí)驗(yàn)，以確定材料的安全性。

（3）選材要滿足加工工藝的要求，特別是材料的焊接性和可鑄性要好。例如0Crl3鋼含碳量少，可焊性好，宜選作焊接設(shè)備：2Crl3和3Crl3含碳量高，焊接性較差，只可制作鑄件。

（4）要根據(jù)鋼材的不同特性，在生產(chǎn)運(yùn)行和清洗維修中，嚴(yán)格按操作工藝要求進(jìn)行。例如，控制生產(chǎn)介質(zhì)和清洗液中氯離子的濃度和pH值，若氯離子濃度增高，對(duì)奧氏體不銹鋼會(huì)有嚴(yán)重破壞。又如在尿素生產(chǎn)中，有的設(shè)備用Crl8Nil2Mo2Ti做內(nèi)襯，如果不對(duì)介質(zhì)持續(xù)穩(wěn)定加氧，不銹鋼設(shè)備就會(huì)受到嚴(yán)重的均勻腐蝕。不可任意改變介質(zhì)的濃度、溫度和pH值。

3.銅

銅也是一種工業(yè)生產(chǎn)中常用的設(shè)備材料，是不太活潑的金屬。它不能把酸性水溶液中的氫離子置換岀來而產(chǎn)生氫氣，因此在低溫情況下，銅在鹽酸、磷酸、醋酸和稀硫酸等非氧化性酸性水溶液中是穩(wěn)定的，不會(huì)被腐蝕。而只有在這些酸與空氣中氧氣共同作用的條件下才會(huì)被腐蝕。例如盛放稀硫酸的銅容器的液面與空氣接觸部位容易被腐蝕，其化學(xué)反應(yīng)式為：

2Cu+2H?SO?+O2=2CuSO?+2H?O

研究結(jié)果表明，向酸液中通入氫氣時(shí)不會(huì)促進(jìn)銅的腐蝕，而向酸液中通入氧氣時(shí)才會(huì)加速銅的腐蝕。表2-5給出不同酸液中通入氧氣對(duì)銅腐蝕程度的影響。

表中所列酸中以鹽酸對(duì)銅腐蝕最強(qiáng)烈，鹽酸和醋酸都是隨酸的濃度增加對(duì)銅的腐蝕增強(qiáng)，只有硫酸相反，在低濃度時(shí)反而腐蝕嚴(yán)重。

硝酸等氧化性強(qiáng)酸對(duì)銅有劇烈的腐蝕作用，銅會(huì)很快被硝酸溶解。但鋸酸雖然也屬氧化性酸，卻由于其與銅反應(yīng)在表面生成難溶性鉛酸銅會(huì)保護(hù)銅內(nèi)部而阻止腐蝕的進(jìn)行。

在銨鹽和氰化物水溶液中，由于銅會(huì)生成可溶性絡(luò)鹽而被腐蝕溶解，同樣的原因使銅在水和氧氣存在的條件下會(huì)被氨所腐蝕。

銅在堿性水溶液中比較穩(wěn)定，只在高溫下與濃氫氧化鈉溶液發(fā)生反應(yīng)。

銅在純水中是不會(huì)被腐蝕的，只有在溶有氧氣和二氧化碳的水中，才會(huì)慢慢地生成綠色的可溶性銅鹽（銅銹）。

研究結(jié)果表明，金屬表面的親油性順序?yàn)椋恒~＞鐵＞鋅＞鋁＞銀＞錚。由此可知，銅是常用金屬中表面親油性最強(qiáng)的，易被油性污垢沾染。

4.鋁

工業(yè)中有很多設(shè)備是以鋁及其合金為材料制備的，特別是在航空工業(yè)中。

鋁具有良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能。此外，鋁是很活潑的金屬，在其表面上容易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。但是鋁的表面能與空氣中的氧結(jié)合生成致密的氧化膜。如磨光的鋁表面在干燥的空氣中可生成厚達(dá)IO-*m的氧化膜，而在潮濕的空氣中自然生長的氧化膜厚度可達(dá)數(shù)微米（10^-6m）。這種致密的氧化膜對(duì)鋁內(nèi)部有良好的保護(hù)作用，使其在空氣中不再被腐蝕。經(jīng)過冷濃硝酸處理或在草酸溶液中進(jìn)行陽極電解氧化，可使鋁表面生成耐腐蝕性很好的氧化膜，這種方法稱作鋁的鈍化處理。

鋁經(jīng)過與硝酸、輅酸等氧化性酸生成致密氧化膜鈍化之后，仍可與許多酸發(fā)生反應(yīng)，如可被W（H?SC?）=10%的硫酸，W（H?PO?）=20%的磷酸以及各種質(zhì)量分?jǐn)?shù)的鹽酸所腐蝕，此時(shí)鋁表面的氧化膜被酸溶解。氧化膜也可被稀硝酸與熱濃硝酸所溶解。

此外，鋁的耐腐蝕性與鋁的純度有很大關(guān)系，如純度在99%以下的鋁可在常溫下被稀硝酸腐蝕。鹽酸對(duì)純度為99.5%以上和以下的鋁的溶解量可相差千倍之多。

氯氣和其他鹵素單質(zhì)以及各種鹵素離子對(duì)鋁的氧化膜都有劇烈的破壞作用，如食鹽等溶液對(duì)鋁都有腐蝕作用。

在堿性條件下，一般在pH>10以上時(shí)，鋁才易被腐蝕。但偏硅酸鈉這種水解呈堿性的鹽，其水溶液的pH雖然在10以上，但由于它能生成膠體，并吸附在鋁表面形成耐腐蝕的覆蓋膜，所以能保護(hù)鋁不被腐蝕。所以偏硅酸鈉在鋁這種有色金屬的清洗過程中起著重要的保護(hù)作用。

鋁在加工過程中由于存在應(yīng)力而造成表面氧化膜的不均勻，這是造成鋁制品發(fā)生腐蝕的原因。這種現(xiàn)象在別的金屬加工中也存在，只是程度不同而已。在精密工業(yè)清洗過程中應(yīng)注意此問題。

硅和硅酸鹽材料

1.硅

硅是一種非金屬元素。硅單質(zhì)有無定形和結(jié)晶型兩種狀態(tài)。無定形硅呈粉末狀態(tài)，化學(xué)活潑性強(qiáng)，容易與氧氣結(jié)合，反應(yīng)劇烈時(shí)會(huì)引起燃燒。硅容易與氫氟酸反應(yīng)并溶解，因此工業(yè)清洗去除含硅雜質(zhì)常用氫氟酸。

單晶硅是重要的半導(dǎo)體材料，化學(xué)性質(zhì)校穩(wěn)定，但可溶于強(qiáng)酸和氫氟酸。高溫條件下在它表面可與空氣中的氧氣和氯氣反應(yīng)。在電弧條件下可與氫氣直接化合。

無論是無定形或結(jié)晶型硅在高溫時(shí)都可溶于堿的水溶液并產(chǎn)生氫氣：

Si+2NaOH+H?O=Na?SiO?+2H?↑

結(jié)晶型硅分單晶硅和多晶硅兩種。單晶硅中只存在一個(gè)晶核，是制造半導(dǎo)體元件的重要材料。在制造半導(dǎo)體材料時(shí)，需要把通常得到的多晶硅轉(zhuǎn)變成單晶硅，即把多晶硅加熱熔融，并向其中引入單晶硅晶核，再由這個(gè)單晶硅核長成一整塊晶體即是單晶硅。把得到的棒狀單晶硅沿橫斷面截開可得到單晶硅的晶片。

單晶硅是黑色不透明固體。純度為99.93%的單晶硅，熔點(diǎn)為（1415±2）°C，硬度很高。晶格與金剛石相同，導(dǎo)電性與石墨相近。結(jié)晶型硅的表面原來是疏水性的，氧化后表面變成親水性的。由單晶硅制造的晶片在機(jī)械加工過程中表面會(huì)出現(xiàn)變形層，由于大量的污垢會(huì)附著在此變形層上而對(duì)半導(dǎo)體材料的性能產(chǎn)生惡劣影響，必須通過腐蝕的方法加以去除。半導(dǎo)體材料的清洗是比較復(fù)雜的過程，這是半導(dǎo)體加工的一個(gè)特點(diǎn)。圖2-5為單晶硅晶片制備過程產(chǎn)生的變形層。

圖2-5單晶硅晶片制備過程產(chǎn)生的變形層

表格P23頁

此外，天然硅酸鹽是工業(yè)上的重要材料，也是重要的工業(yè)原料。硅酸鹽大都有機(jī)械強(qiáng)度高、耐高溫的特點(diǎn)。

2.玻璃

玻璃是由熔融狀態(tài)物體過冷而成的固體狀態(tài)無定形物質(zhì)，一般性脆而透明。玻璃的化學(xué)成分較復(fù)雜，以二氧化硅為其主要成分。普通窗玻璃（鈣鈉玻璃）是由石英砂、長石、純堿、石灰石經(jīng)熔融加工制成。高純度最穩(wěn)定狀態(tài)的二氧化硅叫水晶，是完全結(jié)晶的二氧化硅，它的物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，而且不像一般玻璃那樣具有可塑性。如果把水晶等純二氧化硅的熔融物質(zhì)驟冷就得到石英玻璃，它的熔點(diǎn)比水晶低，有低的熱膨脹率，而且具有可塑性，是一種性能獨(dú)特的特種玻璃。

在普通窗玻璃結(jié)構(gòu)中，二氧化硅的晶格受到破壞，CaO、Na?O等堿性氧化物嵌入其晶格之中，結(jié)果使其熔點(diǎn)降低，且富有可塑性，因此在日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中有廣泛用途。改變玻璃成分可以得到多種不同性能的玻璃。如光學(xué)玻璃、特種玻璃等。

表2-6列有各種玻璃的組成和特性。圖2-6表示的是水晶、石英玻璃和普通玻璃的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

玻璃表面的物理性質(zhì)與其內(nèi)部有明顯區(qū)別。在玻璃形成的過程中，玻璃熔體在空氣中逐漸冷卻，同時(shí)玻璃內(nèi)部的氣體和雜質(zhì)也被擠壓到表層，在表層附近形成很不純的膠狀組織，其中含有氧氣、二氧化碳，水蒸氣以及鉀、鈉等一價(jià)離子，它們都在玻璃的不完整晶格中移動(dòng)。有實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明，在這種玻璃表面的膠狀組織中，平均每10g玻璃中含有約1.8cm3的水蒸氣、二氧化碳、一氧化碳、氫氣、氮?dú)獾葰怏w，這種含有氣體的膠狀組織使玻璃表面易受腐蝕，隨著時(shí)間的延長而使腐蝕深入到玻璃內(nèi)部，同時(shí)也使外部的污垢容易玷污玻璃。

表2-6各種玻璃的組成和特性

表格P24頁

同時(shí)，由于玻璃是由連續(xù)三維網(wǎng)絡(luò)組成（見圖2-6），結(jié)構(gòu)中每個(gè)陽離子被一定數(shù)目的氧離子包圍，因?yàn)槎鄶?shù)陽離子體積小具有較大的場強(qiáng)，對(duì)其附近氧離子施以強(qiáng)作用力。玻璃內(nèi)部離子間作用力處于平衡狀態(tài)，而表面離子間存在不飽和的剩余鍵力，這種表面作用力導(dǎo)致玻璃表面與周圍介質(zhì)易發(fā)生作用，使表面組成與內(nèi)部結(jié)構(gòu)有較大差異。玻璃表面的剩余鍵力不僅可與外界的各種分子如水、氧氣、二氧化碳發(fā)生吸附作用，甚至對(duì)某些生物也表現(xiàn)出彳艮大活性。研究表明，由于玻璃表面的剩余的自由鍵能與生物體中通常存在的疑基，氨基相吸附，因此玻璃對(duì)血液有凝結(jié)作用。玻璃表面還容易吸附霉菌，不僅霉菌會(huì)對(duì)玻璃侵蝕，而且在霉菌周圍易凝結(jié)水滴，進(jìn)而吸收空氣中的二氧化碳使玻璃受到侵蝕。由此可見，玻璃表面是有一定反應(yīng)活性，易于被腐蝕的。

下面具體說明幾種物質(zhì)對(duì)玻璃表面的影響：

（1）水的影響：玻璃本體是十分耐水的，水對(duì)玻璃的影響主要表現(xiàn)在對(duì)其表面性質(zhì)的影響。上已述及，玻璃是一個(gè)連續(xù)三維的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其中主體由硅氧鏈組成它的骨架，而Na+、Ca2+等金屬陽離子位于網(wǎng)絡(luò)骨架的中間。當(dāng)玻璃表面長期與水接觸時(shí)，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的金屬陽離子就會(huì)被水中氫離子置換而溶出，而進(jìn)入玻璃網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的氫離子，會(huì)引起玻璃表面結(jié)構(gòu)的破裂生成含有硅羥基（一SiOH）的較小分子。隨著氫離子與金屬陽離子交換作用的逐步進(jìn)行，玻璃表面硅氧骨架會(huì)斷裂生成Si（OH）?、Na?SiO?等小分子，并且水溶性加大。當(dāng)金屬離子被氫離子置換之后，在玻璃表面形成一個(gè)低折射率的侵蝕膜，由于它的折射率與玻璃本體不同，因此光會(huì)在侵蝕膜產(chǎn)生干涉，由于這種干涉色是藍(lán)色的，所以把這種水與玻璃表面的反應(yīng)稱為藍(lán)色侵蝕（或稱“藍(lán)斑”）。而在侵蝕膜中的水分干燥后，又會(huì)有白色固體狀的Na?CO?，SiO?析出，這種情況稱為白色侵蝕（或稱“白斑”）。當(dāng)看到藍(lán)斑、白斑出現(xiàn)時(shí)即可知道水與玻璃表面發(fā)生了反應(yīng)。尤其是制造光學(xué)透鏡用的硼砂玻璃，其表面較易與水反應(yīng)，因此要特別注意避免其與水過多地接觸。

（2）堿類的影響：玻璃骨架成分中的二氧化硅是易與堿類發(fā)生反應(yīng)的，特別是能被氫氧化鈉等強(qiáng)堿所溶解，其反應(yīng)式如下：

SiO?+2NaOH=Na?SiO?+H?0

堿對(duì)玻璃的腐蝕作用隨溶液的pH值增大，反應(yīng)時(shí)間的延長，溫度的升高而加大。有實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，用W（NaOH）=5%的氫氧化鈉溶液在95°C對(duì)玻璃處理50h后，普通玻璃每cm2表面上的重量減少10mg左右。

在用玻璃制鏡子或光學(xué)透鏡時(shí)都必須把玻璃表面的變質(zhì)層去掉，通常的方法是先研磨拋光，再用洗滌液清洗。在這個(gè)過程中會(huì)發(fā)生一種叫“潛傷”的現(xiàn)象，即在拋光后的玻璃表面有不易被發(fā)覺的極小劃痕，在洗滌劑清洗后變得明顯?！皾搨钡某霈F(xiàn)與磨料硬度，玻璃硬度及其化學(xué)穩(wěn)定性有關(guān)，同時(shí)也與使用的洗滌劑對(duì)玻璃的腐蝕有關(guān)，因?yàn)橛脡A性洗滌劑清洗光學(xué)透鏡以去除其表面污染層時(shí)，會(huì)使原來拋光研磨所造成的破損擴(kuò)大，造成“潛傷"和使玻璃發(fā)脆。因此在這種情況下應(yīng)改用中性洗滌劑，以避免“潛傷”發(fā)生。

（3）酸的影響：由于玻璃的骨架成分是酸性氧化物二氧化硅，所以玻璃是不易被酸腐蝕的，但玻璃中也含有一定量的A1?O?>Na?O>CaO、MgO等堿性氧化物成分，所以玻璃在強(qiáng)酸溶液中長時(shí)間浸泡也會(huì)造成這些堿性氧化物與酸反應(yīng)而使玻璃表面上的Na+、Ca?+等陽離子的流失，造成玻璃表面粗糙呈現(xiàn)藍(lán)綠色斑紋（類似前面介紹的''藍(lán)斑”）。

另外氫氟酸對(duì)二氧化硅有特殊的溶解能力，這種特性被利用到玻璃表面的蝕刻工藝中：

SiO?+4HF=SiF?↑+2H?O

（4）其他物質(zhì)的影響：家庭中常用的合成洗滌劑對(duì)玻璃也有一定的腐蝕作用，因?yàn)樵谙礈靹┲谐撕斜砻婊钚詣┲膺€含有其他助劑，比如磷酸鹽和金屬離子螯合劑等，它們會(huì)使玻璃表面含有的鈣離子和其他金屬離子選擇性地被去除而使玻璃表面變粗糙。研究結(jié)果表明，如果在合成洗滌劑中使用硅酸鈉作助劑能避免這種情況發(fā)生。

有報(bào)道指出，有機(jī)溶劑在某些情況下對(duì)玻璃也會(huì)造成損傷。例如在用有機(jī)溶劑做媒液的超聲波洗滌過程中，會(huì)使玻璃成分中的堿性氧化物發(fā)生移動(dòng)進(jìn)入溶液，玻璃表面上的堿性氧化物含量會(huì)比其內(nèi)部少10倍之多。

以上這些物質(zhì)都會(huì)造成玻璃表面的物理、化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定，在精密工業(yè)清洗過程中會(huì)造成一定問題，應(yīng)加以注意。

3.其他硅酸鹽材料

包括水泥制品、混凝土、陶瓷制品、耐火材料以及磚瓦石料等建筑材料都屬于硅酸鹽材料。其中水泥是由粘土和石灰石調(diào)勻，在旋轉(zhuǎn)窯中1500℃下鍛燒成熔塊再加入少量石膏、磨粉制成的。與水拌和后在空氣中或水中逐漸硬化最后變成相當(dāng)強(qiáng)度的石狀固體。它是建筑業(yè)重要生產(chǎn)資料。根據(jù)原料和制法不同分為硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰硅酸鹽水泥、高鋁水泥、膨脹水泥、白水泥等。廣泛應(yīng)用于土木建筑、水利及國防工程中。

清洗硅酸鹽材料的物體表面，通常用機(jī)械方法，如果采用化學(xué)方法清洗必須了解硅酸鹽材料的具體性質(zhì)特點(diǎn)。由于組成硅酸鹽的基本原料是二氧化硅，屬于酸性氧化物，易于與堿反應(yīng)生成可溶性硅酸鹽，因此不耐堿洗，一般較耐酸，但如果成分中含堿性氧化物相對(duì)比例大時(shí)也易于與酸反應(yīng)，清洗時(shí)應(yīng)予以注意。

塑料

塑料是在加工過程中能發(fā)生塑性形變的高分子材料，它們既是在加工中塑制成型，而加工后的產(chǎn)品形狀又可保持不變。目前應(yīng)用的塑料，根據(jù)它們受熱后的性能變化分為熱塑性塑料和熱固性塑料兩類。前者可反復(fù)加熱至熔融，而后者僅第一次加熱后可熔融，之后再次加熱則不會(huì)熔融。其中熱塑性塑料根據(jù)耐熱溫度的不同可分為通用塑料（耐熱100°C以下）、通用工程塑料（耐熱150°C以下）和超工程塑料（耐熱200°C左右）。塑料的表面，大都缺乏親水性，特別是聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等塑料，由于它們表面缺少極性基團(tuán)，因此親水性污垢難以附著在其表面。相反，油性污垢卻易于附著在其表面。由于塑料一般絕緣性好，導(dǎo)電性能差，表面易帶電荷，而污垢粒子如果帶有與之相反的電荷，彼此則可借靜電引力而吸附。

塑料通常都是物理、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的物質(zhì)，但在使用過程中由于環(huán)境中各種因素（如光、熱、氧、微生物和機(jī)械作用以及酸、堿等化學(xué)藥品）的影響，會(huì)使塑料的物理性質(zhì)發(fā)生變化，如變硬變脆、強(qiáng)度降低、顏色變深等，這些現(xiàn)象稱之為老化。

塑料受到環(huán)境及力等因素影響時(shí)的特性介紹如下，以便于在清洗過程中給予足夠的注意。

1.熱的影響

熱塑性塑料加熱到一定溫度就會(huì)軟化以至熔化。在高溫條件下，塑料不僅軟化而且會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)損傷。塑料長期受熱的影響會(huì)發(fā)生熱裂解，斷裂成較小分子或單體，使強(qiáng)度降低，性能變壞。熱固性塑料再次受熱時(shí)雖不會(huì)軟化熔融，但在強(qiáng)熱作用下會(huì)破壞分解。因此，塑料都有一定的耐熱限度。

2.機(jī)械外力的影響

在機(jī)械外力的反復(fù)作用下，塑料也會(huì)受到損傷，特別是像有機(jī)玻璃（聚甲基丙烯酸甲酯）、聚苯乙烯、聚丙烯樹脂這類以透明性為特色的塑料，受到機(jī)械力作用造成損傷時(shí)，透明度會(huì)降低，這點(diǎn)在機(jī)械加工時(shí)要引起注意。但有時(shí)又需要利用機(jī)械外力對(duì)塑料表面進(jìn)行加工處理來改變其表面性能，如經(jīng)過等離子體處理的塑料，印刷性能得到改善。

3.酸堿的影響

塑料清洗時(shí)一般不用強(qiáng)酸性和強(qiáng)堿性的洗滌劑。一般塑料的耐弱酸和弱堿的性能良好，但通常酯鍵結(jié)合的塑料如醋酸纖維素酯，在弱酸和弱堿中也會(huì)受到損傷，在使用時(shí)應(yīng)引起注意。

4.有機(jī)溶劑的影響

由于塑料的化學(xué)成分差別很大，它們的耐溶劑性能也不同，有的能在某些有機(jī)溶劑中溶解，有的不能溶解而只能溶脹和變形。表2-7列出了常用塑料在不同溶劑中的溶解性能，在清洗過程中應(yīng)針對(duì)不同塑料各自的溶解性能選擇恰當(dāng)?shù)娜軇?/span>