環(huán)氧樹(shù)脂的常用技術(shù)術(shù)語(yǔ)和質(zhì)量指標(biāo)
(1)平均聚合度(n)
分子中重復(fù)結(jié)構(gòu)單元的數(shù)目稱(chēng)為聚合度。由于環(huán)氧樹(shù)脂是聚合度不同的同系物的混合物,其聚合度的平均值稱(chēng)為平均聚合度。平均聚合度決定了環(huán)氧樹(shù)脂分子量的大小
(2)平均分子量(M)
環(huán)氧樹(shù)脂的分子量與聚合度成正比例。所以也可以說(shuō)環(huán)氧樹(shù)脂是不同分子量的同系物的混合物,它們分子量的平均值稱(chēng)為平均分子量。
(3)分子量分布
由于環(huán)氧樹(shù)脂是分子量不等的同系物組成的混合物,其分子量具有多分散性,通常用分子量分布來(lái)表示。
環(huán)氧樹(shù)脂在合成過(guò)程中,由于原材料的差異、工藝操作條件不同等,導(dǎo)致產(chǎn)品的分子量分布亦不相同。平均分子量相同的環(huán)氧樹(shù)脂,如果分子量分布不同,那么其某些物化性能也不同。分子量分布越窄,則樹(shù)脂性能越穩(wěn)定。
(4)環(huán)氧基含量
反應(yīng)活性極大的環(huán)氧基是環(huán)氧樹(shù)脂的重要官能團(tuán),其含量的大小直接影響使用性能,因此它是控制和鑒定環(huán)氧樹(shù)脂質(zhì)量的主要手段之一。實(shí)際生產(chǎn)中可根據(jù)環(huán)氧基含量來(lái)劃分不同型號(hào)的環(huán)氧樹(shù)脂。
環(huán)氧基含量有以下三種表示方法:
a、環(huán)氧值(Ev)
環(huán)氧值是我國(guó)環(huán)氧樹(shù)脂生產(chǎn)廠(chǎng)家習(xí)慣采用的表示方法。它是指每
b、環(huán)氧當(dāng)量(En)
環(huán)氧當(dāng)量是美國(guó)、西歐和日本習(xí)慣使用的表示方法。它是指含有
環(huán)氧當(dāng)量、分子量和環(huán)氧值之間的換算關(guān)系: En=M/2=100/Ev。
c、環(huán)氧基百分含量(Ec)
環(huán)氧基百分含量是俄羅斯、東歐等國(guó)習(xí)慣采用的表示方法。它是指環(huán)氧樹(shù)脂的每一分子中所含環(huán)氧基的百分比含量。單位:% 。它與環(huán)氧值之間的關(guān)系Ec=Ev×43。
(5)軟化點(diǎn)
環(huán)氧樹(shù)脂是一種混合物,沒(méi)有明確的熔點(diǎn),只有一個(gè)熔融溫度范圍,稱(chēng)為軟化點(diǎn)。單位:℃。
(6)黏度
黏度是環(huán)氧樹(shù)脂應(yīng)用時(shí)十分重要的指標(biāo),它對(duì)操作性、脫泡性等有很大影響。單位:Pa.s或mpa.s。黏度與分子量成正比例,黏度和軟化點(diǎn)在一定程度上反映出平均分子量和分子量分布的大小。單位換算1Pa.s(帕斯秒)=1000mpa.s(毫帕斯秒)=1000cP(厘帕斯)。
(7)雜質(zhì)含量
環(huán)氧樹(shù)脂的主要雜質(zhì)包括總氯(有機(jī)氯、無(wú)機(jī)氯)、揮發(fā)份及帶色基團(tuán)等。現(xiàn)生產(chǎn)中要盡量減少雜質(zhì)的含量。
環(huán)氧樹(shù)脂的分類(lèi)
由于原材料與生產(chǎn)工藝的不同,環(huán)氧樹(shù)脂有許多種類(lèi)和型號(hào),也有多種不同的分類(lèi)方法,若按其化學(xué)結(jié)構(gòu)和環(huán)氧基的結(jié)合方式可分為以下六大類(lèi):
縮水甘油醚型、縮水甘油酯型、縮水甘油胺型、脂環(huán)族型、線(xiàn)性脂肪族型和混合型環(huán)氧化烯烴。
以雙酚A(BPA)為主要原材料,合成的環(huán)氧樹(shù)脂稱(chēng)為雙酚A(BPA)型環(huán)氧樹(shù)脂,是目前產(chǎn)量最大、用途最廣的環(huán)氧樹(shù)脂,由于它的應(yīng)用遍及國(guó)民經(jīng)濟(jì)的眾多領(lǐng)域,因此又稱(chēng)為通用型環(huán)氧樹(shù)脂。它屬于縮水甘油醚型。
雙酚A(BPA)型環(huán)氧樹(shù)脂,市場(chǎng)占有量約占環(huán)氧樹(shù)脂總量的85%。本書(shū)中所說(shuō)的環(huán)氧樹(shù)脂,如不加具體說(shuō)明,便是指BPA型環(huán)氧樹(shù)脂(又稱(chēng)E型環(huán)氧樹(shù)脂)。
雙酚A(BPA)型環(huán)氧樹(shù)脂,根據(jù)其分子量的高低,可分為低分子量樹(shù)脂(M≤400)、中等分子量樹(shù)脂(M=400-1400)、高分子量樹(shù)脂(M=1400-8000)和超高分子量樹(shù)脂(M=10萬(wàn)-45萬(wàn))。
雙酚A(BPA)型環(huán)氧樹(shù)脂的理化性能,隨分子量而呈現(xiàn)規(guī)律性的變化,其變化規(guī)律如下:
分子量↑軟化點(diǎn)↑環(huán)氧值↓環(huán)氧當(dāng)量↑羥基含量↑
固化物柔韌性↑固化物硬度↓固化溫度↑
低分子量環(huán)氧樹(shù)脂的固化主要通過(guò)環(huán)氧基反應(yīng),隨著分子量的增大,環(huán)氧基的作用減少,羥基作用增大,超高分子量的環(huán)氧樹(shù)脂則不需要借助固化劑便能形成堅(jiān)韌的涂膜。
表1 國(guó)產(chǎn)環(huán)氧樹(shù)脂的牌號(hào)及規(guī)格
舊牌號(hào) |
國(guó)家統(tǒng)一型號(hào) |
規(guī) 格 |
||||
軟化點(diǎn)/℃(或黏度/Pa·s) |
環(huán)氧值/( eq/100g) |
有機(jī)氯/(mol/100g) |
無(wú)機(jī)氯/(mol/100g) |
揮發(fā)分/% |
||
雙酚A |
||||||
616 |
E-55 |
(6~8) |
0.55~0.56 |
≤0.02 |
≤0.001 |
≤2 |
618 |
E-51 |
(<2.5) |
0.48~0.54 |
≤0.02 |
≤0.001 |
≤2 |
619 |
|
液體 |
0.48 |
≤0.02 |
≤0.005 |
≤2.5 |
6101 |
E-44 |
12~20 |
0.41~0.47 |
≤0.02 |
≤0.001 |
≤1 |
634 |
E-42 |
21~27 |
0.38~0.45 |
≤0.02 |
≤0.001 |
≤1 |
|
E-39-D |
24~28 |
0.38~0.41 |
≤0.01 |
≤0.001 |
≤0.5 |
637 |
E-35 |
20~35 |
0.30~0.40 |
≤0.02 |
≤0.005 |
≤1 |
638 |
E-31 |
40~55 |
0.23~0.38 |
≤0.02 |
≤0.005 |
≤1 |
601 |
E-20 |
64~76 |
0.18~0.22 |
≤0.02 |
≤0.001 |
≤1 |
603 |
E-14 |
78~85 |
0.10~0.18 |
≤0.02 |
≤0.005 |
≤1 |
604 |
E-12 |
85~95 |
0.09~0.14 |
≤0.02 |
≤0.001 |
≤1 |
607 |
E-06 |
110~135 |
0.04~0.07 |
|
|
|
609 |
E-03 |
135~155 |
0.02~0.045 |
|
|
|
Novolac 環(huán)氧 |
||||||
|
F-51 |
(≤2.5) |
0.48~0.54 |
≤0.02 |
≤0.001 |
≤2 |
648 |
F-41 |
≤70 |
0.44~0.48 |
≤0.08 |
≤0.005 |
≤2 |
644 |
F-46 |
≤40 |
≤0.44 |
≤0.1 |
≤0.005 |
≤2 |
TGIC |
||||||
695 |
A-95 |
90~95 |
0.90~0.95 |
|
|
|
丙三醇環(huán)氧 |
||||||
662 |
B-63 |
(≤0.3) |
0.55~0.71 |
|
≤0.005 |
|