今天拜高科普一下環(huán)氧樹脂的基本性能以及環(huán)氧樹脂的行業(yè)應(yīng)用,有需求的朋友們可以收藏一下。
環(huán)氧樹脂的基本性能
(1)外觀與色澤
環(huán)氧樹脂會(huì)隨著相對(duì)分子質(zhì)量的變化而改變其外觀狀態(tài),從低黏液體變?yōu)榘牍虘B(tài)直至固體。環(huán)氧樹脂一般是透明的,但會(huì)因制造工藝的不同而呈無色或淡黃色。
(2)環(huán)氧當(dāng)量與環(huán)氧值
環(huán)氧當(dāng)量(EEW)表示每一個(gè)環(huán)氧基團(tuán)相當(dāng)?shù)沫h(huán)氧樹脂的質(zhì)量,或者說是含1mol環(huán)氧基的環(huán)氧樹脂的質(zhì)量(g),即環(huán)氧值表示100g環(huán)氧樹脂中含有環(huán)氧基的物質(zhì)的量(mol)。即:
環(huán)氧值愈大,相對(duì)分子質(zhì)量愈小,黏度愈低。環(huán)氧值(或環(huán)氧當(dāng)量)是環(huán)氧樹脂的重要質(zhì)量指標(biāo),它決定著固化劑用量的多少和固化產(chǎn)物的性能。
環(huán)氧基質(zhì)量分?jǐn)?shù)(環(huán)氧基含量)是指每100g 環(huán)氧樹脂中含有環(huán)氧基的質(zhì)量(g),單位為%。環(huán)氧基的相對(duì)分子質(zhì)量為43。
環(huán)氧基質(zhì)量分?jǐn)?shù)=環(huán)氧基相對(duì)分子質(zhì)量×環(huán)氧值
環(huán)氧當(dāng)量、環(huán)氧值和環(huán)氧基質(zhì)量分?jǐn)?shù)三者之間的關(guān)系為:環(huán)氧當(dāng)量=100/環(huán)氧值=43/環(huán)氧基質(zhì)量分?jǐn)?shù)
(3)羥值與羥基當(dāng)量
羥值是決定固化劑用量的一個(gè)重要指標(biāo)。羥值表示100g 環(huán)氧樹脂中所含羥基的摩爾數(shù),羥基當(dāng)量則表示含有1mol羥基的環(huán)氧樹脂的質(zhì)量。它們之間的關(guān)系為:羥值=100/羥基當(dāng)量。羥基是一個(gè)極性基團(tuán),也是環(huán)氧樹脂的主要反應(yīng)基團(tuán),尤其是酸酐作為固化劑,且高分子量、超高分子量環(huán)氧樹脂的環(huán)氧基含量很低時(shí),這些樹脂的固化交聯(lián)反應(yīng)主要是靠羥基。如雙酚A型環(huán)氧樹脂的分子量越高,其羥基當(dāng)量越大。
(4)氯含量
表示100g 環(huán)氧樹脂中含有氯的摩爾數(shù),國外常用質(zhì)量分?jǐn)?shù)(%)表示。氯在環(huán)氧樹脂中以無機(jī)氯和有機(jī)氯的形式存在,其中有機(jī)氯又分為可水解氯(活性氯、易皂解氯)和不可水解氯(非活性氯)。氯含量影響環(huán)氧樹脂固化物的介電性能和耐水性,無機(jī)氯的影響更為顯著。
(5)黏度
環(huán)氧樹脂的黏度是與使用工藝有關(guān)的一項(xiàng)重要指標(biāo),黏度的大小隨溫度不同而改變。液態(tài)雙酚A環(huán)氧樹脂的黏度和固態(tài)雙酚A環(huán)氧樹脂的溶液黏度都隨平均相對(duì)分子質(zhì)量的增加而增大,且隨相對(duì)分子質(zhì)量分布的減小而降低。
(6)軟化點(diǎn)
固體環(huán)氧樹脂變軟或發(fā)黏的溫度稱為軟化點(diǎn),一般隨環(huán)氧樹脂的相對(duì)分子質(zhì)量的增加而升高。因環(huán)氧樹脂是聚合度不同的低聚物,故沒有明確的熔點(diǎn),只有熔融的溫度范圍,因而稱為軟化點(diǎn)。
(7)揮發(fā)分
環(huán)氧樹脂制造過程所用溶劑、水分的殘留或少量小分子環(huán)氧化物的生成,都會(huì)使樹脂有一定量的揮發(fā)分,對(duì)膠黏劑性能十分不利,會(huì)造成粘接制品起泡或氣孔等弊端。揮發(fā)分常用質(zhì)量百分?jǐn)?shù)表示。
(8)平均相對(duì)分子質(zhì)量及其分布
由于環(huán)氧樹脂是不同聚合度的同系分子的混合物,分子量因聚合物中重復(fù)鏈節(jié)數(shù)的不同而不均一。隨著分子量由低到高的變化,環(huán)氧樹脂的形態(tài)從液態(tài)、黏稠態(tài)到固態(tài),色澤多為淡黃色。環(huán)氧樹脂平均相對(duì)分子質(zhì)量大小和分布的寬窄,都對(duì)環(huán)氧樹脂固化產(chǎn)物的機(jī)械強(qiáng)度、耐熱性能有很大的影響。例如相對(duì)分子質(zhì)量低的環(huán)氧樹脂能溶于脂肪族和芳香族溶劑,而相對(duì)分子質(zhì)量高的環(huán)氧樹脂只能溶于酮類和酯類等強(qiáng)溶劑。又如平均相對(duì)分子質(zhì)量相同而相對(duì)分子質(zhì)量分布較窄的環(huán)氧樹脂,其軟化點(diǎn)高,反之亦然。
環(huán)氧樹脂膠的應(yīng)用
環(huán)氧膠黏劑劑不僅具有優(yōu)異的粘接性能,而且其他方面的性能也較均衡,能與多種材料粘接和復(fù)合,通過配方設(shè)計(jì)幾乎可以滿足各種加工性能和工藝性能的要求,因此從日常生活到尖端技術(shù)等各領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用,已成為飛機(jī)、導(dǎo)彈、火箭、衛(wèi)星、飛船、汽車、艦艇、機(jī)械、電子、土木建筑等領(lǐng)域不可缺少的材料。
環(huán)氧樹脂膠黏劑在機(jī)械設(shè)備維修方面有著較多的應(yīng)用。如在修復(fù)精密機(jī)械零件、模具、工夾具、機(jī)床導(dǎo)軌與溜板、導(dǎo)柱與導(dǎo)套、軸與瓦等的磨損方面具有極大的優(yōu)勢(shì)。過去的修復(fù)辦法是采用堆焊、電鍍和金屬噴鍍,但因熱變形、設(shè)備、工藝等的因素的影響而受到限制,現(xiàn)在使用以環(huán)氧樹脂和無機(jī)填料為主體的雙組分膠黏劑已經(jīng)逐步代替了電焊、電鍍、鑲套工藝來恢復(fù)這些零件原來的幾何形狀和尺寸規(guī)格,具有工藝簡(jiǎn)單、成本低、工期短的優(yōu)點(diǎn)。在飛機(jī)維修上采用環(huán)氧膠黏劑更是方便快捷,例如蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的修復(fù)就可以用環(huán)氧膠注入、填充、粘貼,固化后牢固可靠,性能依舊。又如整體油箱出現(xiàn)裂紋滲漏,最為有效、簡(jiǎn)便的方法是粘接修理,可選用快固高強(qiáng)環(huán)氧膠黏劑進(jìn)行粘接。目前使用的環(huán)氧樹脂點(diǎn)焊膠黏劑,具有連接強(qiáng)度高、密封性好、應(yīng)力分布均勻、耐疲勞性好、結(jié)構(gòu)質(zhì)量輕、可以進(jìn)行陽極氧化、生產(chǎn)效率高等特點(diǎn),已在航空工業(yè)上廣泛應(yīng)用。
由于環(huán)氧樹脂具有油面粘接性能高、單組分化、能在40℃下長(zhǎng)時(shí)間保存(半年左右)、150℃左右能與電泳底漆同步固化、完全固化前能經(jīng)受磷化處理、不滲流、不污染電泳漆等特點(diǎn),在各類交通工具(如飛機(jī)、船舶、汽車等)的制造與裝配中得到了廣泛的應(yīng)用,在轎車生產(chǎn)中這種技術(shù)特征尤為明顯:采用粘接技術(shù),用膠黏劑來代替以前的鉚接、焊接扣螺栓連接,以環(huán)氧樹脂膠黏劑作為主要結(jié)構(gòu)膠的用量占整個(gè)汽車用膠黏劑總量的25%左右。這樣既能減少接頭的應(yīng)力集中,又提高了運(yùn)行安全性,降低了制造成本。
環(huán)氧樹脂膠黏劑在電器工業(yè)中的應(yīng)用主要有:電機(jī)槽楔鋼棒間的絕緣固定,變壓器中硅鋼片之間的粘接,電子加速器的鐵芯及長(zhǎng)距離輸送的三相電流的位相器的粘接等。環(huán)氧導(dǎo)電膠和環(huán)氧導(dǎo)熱膠在電子工業(yè)中的應(yīng)用頗具特色。環(huán)氧樹脂導(dǎo)電膠是一種具有一定導(dǎo)電性的膠黏劑,它固化或干燥后可以將多種導(dǎo)電材料連接起來。電子元器件的連接以往采用焊接的方法,但焊接會(huì)引起零件變形、損傷、接頭易氧化等問題,而用環(huán)氧樹脂導(dǎo)電膠這些問題就可以迎刃而解。環(huán)氧樹脂導(dǎo)電膠具有很好的粘接強(qiáng)度,根據(jù)選用的固化劑不同可以配制成單組分或多組分,可配成室溫固化型、中溫固化型或高溫固化型,可配成無溶劑型或有溶劑型。環(huán)氧導(dǎo)電膠的優(yōu)異性能和多樣性,使它成為導(dǎo)電膠中應(yīng)用最廣的品種。
此外,環(huán)氧樹脂膠黏劑在建筑材料、土木工程、建筑施工、裝修裝飾、結(jié)構(gòu)加固、密封防水、橋梁修復(fù)等方面都起著重要的作用。土木建筑用環(huán)氧樹脂膠黏劑順應(yīng)了現(xiàn)代土木建筑發(fā)展的總趨勢(shì),膠種向著低毒、能在特殊條件下(如潮濕面、水下、油面、低溫)固化、室溫固化高溫使用、高強(qiáng)度、高彈性等方向發(fā)展。應(yīng)用面從單一的新老水泥的粘接、建筑裂縫的修補(bǔ)發(fā)展到基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)、地面、裝潢、電氣、給排水等施工工程中。高強(qiáng)輕質(zhì)預(yù)制件在混凝土與聚醋酸乙烯乳液混合漿料中加入發(fā)泡聚苯乙烯小顆粒,再加入環(huán)氧樹脂乳液和固化劑,經(jīng)固化后即得低密度高強(qiáng)輕質(zhì)預(yù)制件。又如高檔石材復(fù)合板以高檔石材作為面料裝飾建筑典雅美觀,但資源有限,加之太重,存在潛在危險(xiǎn)?,F(xiàn)采用在兩薄鋼(鋁)板之間先粘貼金屬蜂窩材,再于外側(cè)的金屬板上粘一層很薄的高檔石材面,所有的粘接都是采用改性環(huán)氧樹脂膠黏劑。