環氧樹脂的常用技術術語和質量指標
(1)平均聚合度(n)
分子中重復結構單元的數目稱為聚合度。由于環氧樹脂是聚合度不同的同系物的混合物,其聚合度的平均值稱為平均聚合度。平均聚合度決定了環氧樹脂分子量的大小
(2)平均分子量(M)
環氧樹脂的分子量與聚合度成正比例。所以也可以說環氧樹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為平均分子量。
(3)分子量分布
由于環氧樹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表示。
環氧樹脂在合成過程中,由于原材料的差異、工藝操作條件不同等,導致產品的分子量分布亦不相同。平均分子量相同的環氧樹脂,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,則樹脂性能越穩定。
(4)環氧基含量
反應活性極大的環氧基是環氧樹脂的重要官能團,其含量的大小直接影響使用性能,因此它是控制和鑒定環氧樹脂質量的主要手段之一。實際生產中可根據環氧基含量來劃分不同型號的環氧樹脂。
環氧基含量有以下三種表示方法:
a、環氧值(Ev)
環氧值是我國環氧樹脂生產廠家習慣采用的表示方法。它是指每
b、環氧當量(En)
環氧當量是美國、西歐和日本習慣使用的表示方法。它是指含有
環氧當量、分子量和環氧值之間的換算關系: En=M/2=100/Ev。
c、環氧基百分含量(Ec)
環氧基百分含量是俄羅斯、東歐等國習慣采用的表示方法。它是指環氧樹脂的每一分子中所含環氧基的百分比含量。單位:% 。它與環氧值之間的關系Ec=Ev×43。
(5)軟化點
環氧樹脂是一種混合物,沒有明確的熔點,只有一個熔融溫度范圍,稱為軟化點。單位:℃。
(6)黏度
黏度是環氧樹脂應用時十分重要的指標,它對操作性、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)雜質含量
環氧樹脂的主要雜質包括總氯(有機氯、無機氯)、揮發份及帶色基團等。現生產中要盡量減少雜質的含量。
環氧樹脂的分類
由于原材料與生產工藝的不同,環氧樹脂有許多種類和型號,也有多種不同的分類方法,若按其化學結構和環氧基的結合方式可分為以下六大類:
縮水甘油醚型、縮水甘油酯型、縮水甘油胺型、脂環族型、線性脂肪族型和混合型環氧化烯烴。
以雙酚A(BPA)為主要原材料,合成的環氧樹脂稱為雙酚A(BPA)型環氧樹脂,是目前產量最大、用途最廣的環氧樹脂,由于它的應用遍及國民經濟的眾多領域,因此又稱為通用型環氧樹脂。它屬于縮水甘油醚型。
雙酚A(BPA)型環氧樹脂,市場占有量約占環氧樹脂總量的85%。本書中所說的環氧樹脂,如不加具體說明,便是指BPA型環氧樹脂(又稱E型環氧樹脂)。
雙酚A(BPA)型環氧樹脂,根據其分子量的高低,可分為低分子量樹脂(M≤400)、中等分子量樹脂(M=400-1400)、高分子量樹脂(M=1400-8000)和超高分子量樹脂(M=10萬-45萬)。
雙酚A(BPA)型環氧樹脂的理化性能,隨分子量而呈現規律性的變化,其變化規律如下:
分子量↑軟化點↑環氧值↓環氧當量↑羥基含量↑
固化物柔韌性↑固化物硬度↓固化溫度↑
低分子量環氧樹脂的固化主要通過環氧基反應,隨著分子量的增大,環氧基的作用減少,羥基作用增大,超高分子量的環氧樹脂則不需要借助固化劑便能形成堅韌的涂膜。
表1 國產環氧樹脂的牌號及規格
舊牌號 |
國家統一型號 |
規 格 |
||||
軟化點/℃(或黏度/Pa·s) |
環氧值/( eq/100g) |
有機氯/(mol/100g) |
無機氯/(mol/100g) |
揮發分/% |
||
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 |
|
|
|
丙三醇環氧 |
||||||
662 |
B-63 |
(≤0.3) |
0.55~0.71 |
|
≤0.005 |
|