水工环氧材料（精选3篇）
水工环氧材料 篇1
伴随着科技的创新,数码电子产品变得越来越小,越来越轻,由于环氧体系封装材料具有良好的耐热性、电绝缘性和低收缩性等优点,使其在航空航天、半导体封装等领域应用广泛[1,2,3]。然而,环氧体系灌封材料在使用酸酐类固化剂时,固化温度往往过高,这会使封装的电子元器件受损,影响产品的使用[4,5,6]。为了解决这一问题,本研究使用促进剂降低使用酸酐类固化剂的环氧树脂体系的固化温度,不同促进剂体系对环氧树脂体系的电学性能有一定影响,同时研究酸酐的使用量对环氧体系性能的影响。
酸酐固化环氧树脂体系中,酸酐的使用量较大。在室温下,环氧树脂未产生交联网状结构,说明并未发生反应,所以酸酐类固化剂对固化温度有一定要求[7,8,9]。甲基纳迪克酸酐(MNA)为液体类酸酐,环氧树脂(E44)在常温下也为液体,MNA与E-51在常温下容易混合,并且此体系固化后,固化物呈现淡黄色,热变形、耐高温和热老化性能优良。MNA作为固化剂使用时,促进剂的选择尤为重要,选用不同的促进体系,固化后的环氧体系性能差异很大。
本研究以E-51为基体树脂,以甲基纳迪克酸酐(MNA)为固化剂,以DMP-30、BPO、乙酰丙酮铝Al(MM)3和2-乙基-4-甲基咪唑为促进剂,制备环氧树脂封装材料,并对其性能进行表征分析。
1 实验部分
1.1 主要药品及仪器
液体端羧基丁腈橡胶(CTBN分析纯),上海圣义塑胶科技有限公司;甲基纳迪克酸酐(MNA化学纯),济南佳达化工有限公司;过氧化二苯甲酰(BPO化学纯),上海三爱思试剂有限公司;2-乙基-4-甲基咪唑(2E4MZ化学纯),深圳市汇特化工有限公司;2,4,6-三(二甲基氨基甲基)苯酚(DMP-30 分析纯),上海三爱思试剂有限公司;双酚A环氧树脂E-51(工业级),湖南省岳阳市巴陵石化化工公司。
X射线光电子能谱仪(K-Alpha),美国赛默飞世尔公司;动态热机械分析仪(DMA242E),德国耐驰;体积电阻率表面电阻率测定仪(EST121),北京冠测精电仪器设备有限公司。
1.2 环氧电子灌封料配方及固化工艺
采用超声振动共混、水浴加热方法制备封装材料:第一步,将环氧树脂(E-51)与增韧剂(CTBN)加入50mL烧杯中,于80℃超声振动水浴加热5h,进行预酯化反应。第二步,加入固化剂(MNA)与促进剂,并在50℃超声振动2h。最后,缓慢注入模具,放入已预热到80℃烘箱中梯度升温固化,80℃固化2h,90℃固化2h,100℃固化5h。配方见表1。
2 结果与讨论
2.1 环氧树脂封装材料IR分析
图1是环氧灌封料固化前在4000~400cm-1波段内的红外光谱谱图。
图2是固化后的环氧灌封料的红外光谱图。此图a-f的配方如表1。
根据标准图谱,3472cm-1附近为羧基伸缩振动,2967cm-1附近为甲基伸缩振动,2928cm-1附近为亚甲基伸缩振动,2867cm-1附近为次亚甲基伸缩振动,1610、1584 和1506cm-1附近为苯环骨架振动,914cm-1附近为环氧键的吸收峰。 由图得知,914cm-1附近环氧基吸收峰、3600~2500cm-1附近宽谱带消失,说明环氧体系固化完全。对比b-f可发现5种环氧体系的固化情况大致相同,而a与其他5种体系的不同之处是BPO离解时生成羧基酯游离基,催化促进环氧基和胺基反应,体现了协同促进作用[10]。
2.2 环氧树脂电子灌封料热性能分析
图3是环氧树脂为10%(wt,质量分数,下同)、MNA为7.5%、BPO为0.4%、DMP-30 为0.2% 下固化产物的DMA曲线。
图3指出,损耗模量(E″)40℃ 时得到提高,130℃ 时提升最大,在固化过程中,储存模量(E′)得到大幅增长。
在固化过程中力学损耗达到极值。E′在玻璃转化区内,有若干数量级的变化。主松弛区内,从玻璃态转变成黏弾态,E′下降,E″出现最大值。出现主松弛现象的温度范围与频率相关[11]。
伴随着温度升高,环氧树脂发生交联反应,促使模量显著增长,在120℃时,E′和E″显著增长,说明聚合物交联程度基本达到极值,并在150℃左右时,聚合物进入玻璃化转变区,交联度达到饱和,分子链的运动不受阻碍,致使模量下降。贮能模量的降低是因为形变转变到分子间滑移所需内耗增加,自身贮存的能量消耗。所以由图3 得出,tanδ峰值处的温度为玻璃化转变温度Tg,其值为165℃。
低温区内,形变速度快,但与应力变化速度大致相当,聚合物的δ很小,内耗很小,tanδ处在很小的数值,基本没有变化;100~170℃范围内,由于温度上升导致分子链运动加速,运动时产生的内摩擦增大,分子键长和键角发生较大改变,应力与应变的速度不一致,δ变大,内耗增大,tanδ增大并达到峰值;170~200℃范围内,由于温度高于聚合物的玻璃化转变温度,聚合物以玻璃态的形貌存在,分子运动所产生出的内摩擦较少,tanδ值变小,内耗也随之降低,tanδ值降低。由图3 中可以看到tanδ出现峰值。
其他组分不变,酸酐的使用量不同的DMA曲线见图4。酸酐使用量不同的环氧体系力学损耗和玻璃化转变温度(Tg)见表2。
(a:7.5%酸酐;b:7.6%酸酐;c:7.7%酸酐;d:7.8%酸酐;e:7.9%酸酐)
根据表2和图4,得出环氧体系的Tg随着酸酐使用量的增加出现先升高后降低的现象,当酸酐的用量为7.7%时,试样的Tg最大达到165℃,其力学损耗为最小值0.324。酸酐用量为7.7% 时,环氧体系的热力学性能、热机械性能达到最优。
固化剂的加入量对环氧体系的Tg和tanδ有一定的影响。随着酸酐用量的增加,环氧树脂体系的热力学性能发生变化。伴随着酸酐粒子的增多,环氧树脂与酸酐反应,生成交联网状结构,增加了体系的交联密度,同时降低了体系的内耗,致使体系的Tg不断增大,tanδ不断减小;当酸酐的用量继续加大时,形成交联网状结构程度加大,分子间极性增大,分子链运动受阻,环氧树脂与固化体系中的羧基阴离子继续反应受阻,可反应基团小于等当量配比时,环氧基团未完全发生交联反应,交联密度没有达到最大;当酸酐的用量继续增大,小分子酸酐可以为体系的链段运动提供更多的自由体积,促使固化体系在后期未形成网络结构的环氧分子与羧基继续发生反应,致使Tg减小,tanδ增大。
2.3 环氧电子灌封料电学性能分析
高聚物的电性能由两部分组成:介电性能和本体电导性能[12]。用介电损耗和介电常数来表征介电性能,用体积电阻率和表面电阻率一级击穿场强等数据来表征本体电导性能。高聚物能够对外电场作出响应,在交变电场中所体现的性质,在弱电场中所体现出来的电导性质或绝缘性,在强电场中所体现出来的介电击穿以及高聚物电介质表面的静电现象等都是材料的电学性能。
表3考查的是采用不同促进剂对灌封料体系损耗正切和体积电阻率的影响。
从表3可以看出,选择不同促进剂种类和组合对环氧体系的电性能影响很大,BPO与DMP-30产生协同作用,反应得到的体系的损耗正切最小;2E4MZ促进的环氧体系体积电阻率与比其他组合略低,但也达到1014数量级,而乙酰丙酮铝促进的环氧体系体积电阻率较高,综合考量下,在相同的环氧树脂用量的情况下,促进剂组合BPO、DMP-30和Al(MM)3促进效果更优,因此体系的电学性能更优异。
3 结论
环氧体系在梯度固化工艺下,根据红外光谱测试和动态热机械分析测试可知,选用不同的促进剂对环氧灌封料的性能有很大的影响,酸酐用量为7.7% 时,灌封料性能最优。由电学性能可知,促进剂组合为BPO(0.4%)、DMP-30(0.2%)、Al(MM)3(0.2%)时,其电学性能最优。固化温度有所降低,但其性能完全满足灌封料的要求。
参考文献
[1]陈平,赵海林,马峰,等.环氧树脂/聚酰胺体系固化工艺分析[J].功能材料,2015,46(15):15105-15108.
[2]陈晓勇.含磷阻燃环氧树脂体系研究进展[J].合成技术与应用,2009,24(4):39-43.
[3]Liu L,Li M.Curing mechanisms and kinetic analysis of DGEBA cured with a novel imidazole derivative curing agent using DSC techniques[J].J Appl Polym Sci,2010,117(6):3220-3227.
[4]Xu H X,Fang Z P,Tong L F.Effect of microencapsulated curing agents on the curing behavior for diglycidyl ether of bisphenol a epoxy resin systems[J].J A ppl Polym Sci,2008,107(3):1661-1669.
[5]焦剑,雷渭媛.高聚物结构、性能与测试[M].北京:化学工业出版社,2003,583.
[6]谭宝华.EP/BPO/DMP-30电子封装材料的电性能研究[J].黑龙江科学,2012,3(3):16-18.
[7]方明,王爱琴,谢敬佩,等.电子封装材料的研究现状及发展[J].材料热处理技术,2011,40(4):84-87.
[8]汤涛,张旭,许仲梓.电子封装材料的研究现状及趋势[J].南京工业大学学报:自然科学版,2010,32(4):105-109.
[9]段家真,余若冰,胡林,等.新型聚苯醚改性环氧树脂[J].上海大学学报:自然科学版,2015,21(1):1-8.
[10]马天信,姜波.增韧剂对环氧树脂性能的影响[J].热固性树脂,2003,18(3):7-9.
[11]许美贤.氧化铝填料环氧树脂绝缘材料电阻性能研究[J].山西建筑,2008,34(28):181-185.
[12]王永珍,张亚峰,邝健政等.柔性环氧灌浆材料的制备与性能研究[J].化工新型材料,2011,39(9):88-91.
水工环氧材料 篇2
1试验方法
1.1 试件成型
先用丙酮将上下两块不锈钢槽板进行清理, 用隔离剂涂刷一遍, 然后将上下两块槽板对接, 放入120℃的电热鼓风干燥箱中保温4h。不锈钢槽板保温结束后, 按照前述制备方法把制备好的各环氧基防水粘结材料, 立即倒入槽板内, 并进行振动, 再将其放回120℃干燥箱中, 保温2h, 然后降温至60℃保温4d (日本环氧粘结剂需持续在40℃下保温2d, 不需在120℃下保温不锈钢槽板及养生) , 使其充分固化。养生完成后, 取出, 将槽板打开, 用小刀将试件脱模。脱模后将试件在所需的试验温度 (20℃±1℃) 下放置2h, 然后用切片机切成哑铃状的试件, 制备6个试件。成型模具如图1所示, 拉伸试验试件尺寸如图2所示。
附注:A-总长, 最小值115 mm B-标距段的宽度, 6.00+0.4 mm C-标距段的长度, 33±2 mm
D-夹持线 E-半径, 14±1 mm F-半径, 25±2 mm G-端部宽度, 25±1 mm
H-夹具间的初始距离, 80±5 mm L-标距线间的距离, 25±1 mm
1.2 试验程序
将试件在标准条件下放置2h, 然后将试件安装在拉力机夹具中, 记录拉力机标尺所示数据 (L0) , 试件安装不得歪斜, 拉伸速度为500mm/min, 拉伸试件直至出现裂口或断裂等现象为止, 记录此时标尺数据 (L1) , 读数精确到0.5mm。
1.3 结果计算
拉伸断裂强度如式 (1) 计算:
P=F/A (1)
式中:P——拉伸断裂强度, MPa;
F——试件最大荷载, N;
A——试件断面面积, mm2。
试件断面面积如式 (2) 计算:
A=b·d (2)
式中:b——试件工作部分宽度, mm;
d——试件实测厚度, mm。
断裂延伸率按式 (3) 计算:
undefined (3)
式中:L——试件断裂延伸率, %;
L1——试件断裂时标线间的距离, mm;
L0——拉伸前标线间的距离, mm。
试验结果以六个试件的算术平均值表示, 取三位有效数字。
2试验结果
按照拉伸试验的试验方法, 进行各环氧基防水粘结材料在不同组分比例下的拉伸试验, 国产HLN-7611环氧沥青的拉伸试验结果如图3所示, 日本环氧粘结剂的拉伸试验结果如图4所示, 日本环氧粘结剂的拉伸试验结果如图5所示。
2.1 国产HLN-7611环氧沥青的拉伸试验结果
由国产HLN-7611环氧沥青在不同组分比例下的的拉伸试验结果可知, 拉伸强度和断裂延伸率随组分比例变化呈现出不同的变化规律。拉伸强度随比例 (B:A) 的增大而先增大后减小, 在比例 (B:A) 为7.6时达到峰值, 为0.940MPa。断裂延伸率随比例 (B:A) 的增大而先减小后增大, 在比例 (B:A) 为7.6时为188%, 比最佳断裂延伸率降低约15%, 此最佳断裂延伸率对应的拉伸强度比最佳值降低约31%。由于桥面防水粘结材料需要具有较高的拉伸强度和断裂延伸率, 根据此拉伸试验结果可以进一步确定国产HLN-7611环氧沥青的最佳组分比例B:A=1:7.6, 因为在比例 (B:A) 低于或高于7.6时, 由于A组分或B组分较多, 没有充分发生固化反应, 存在多余的A组分或B组分, 导致强度不足, 断裂延伸率出现波动。
2.2 日本环氧粘结剂的拉伸试验结果
从日本环氧粘结剂的拉伸试验结果可见, A、B两组分比例不同, 其性能差异较大。当A组分环氧树脂与B组分固化剂之比为1:0.8时, 拉伸强度最大, 但断裂延伸率最低, 不能满足防水粘结材料高延伸率的要求;当A组分与B组分之比为1:1时, 拉伸强度为5.932MPa, 且断裂延伸率达到最大, 为616%, 综合性能最优。因此, 可以进一步确定日本环氧粘结剂的A组分环氧树脂:B组分固化剂=1:1为其最佳配比。
2.3 日本环氧沥青的拉伸试验结果
从日本环氧沥青的拉伸试验结果可见, A组分环氧树脂与B组分固化剂之比为1:0.8和1:1.1时, 断裂延伸率较低, 不能满足防水粘结材料高延伸率的要求;当A组分与B组分之比为1:0.9时, 拉伸强度为2.710MPa, 且断裂延伸率达到853%;当A组分与B组分之比为1:1时, 拉伸强度为5.932MPa, 比A:B=1:0.9时增大约68%, 且断裂延伸率达到604%, 比A:B=1:0.9时降低约29%, 综合性能最优。因此, 可以进一步确定日本环氧粘结剂的A组分环氧树脂:B组分固化剂=1:1为其最佳配比。
3不同环氧基防水粘结材料的拉伸试验结果比较
综合各环氧基防水粘结材料在其最佳配比下的拉伸强度和断裂延伸率, 如图6和图7所示。由图可见, 日本环氧粘结剂的拉伸强度和断裂延伸率均高于国产HLN-7611环氧沥青和日本环氧沥青, 其中拉伸强度分别比国产HLN-7611环氧沥青和日本环氧沥青增大约530%和30%;断裂延伸率分别比国产HLN-7611环氧沥青和日本环氧沥青增大约228%和2%。究其原因为:日本环氧粘结剂不掺加沥青, 环氧树脂与固化剂能够充分固化反应, 而另两种材料中均需加入沥青, 沥青的存在可能会对固化反应有一定影响;且日本产和国产所采用的环氧树脂和固化剂种类不同, 分子内化学键作用力不同, 分子间链与链结合力不同, 最终导致拉伸强度和断裂延伸率的差异。
4结论
本章分别对国产HLN-7611环氧沥青、日本环氧粘结剂、日本环氧沥青等三种环氧基防水粘结材料进行制备并比较测试其拉伸性能。根据相关试验结果, 可以得出以下结论:拉伸性能优劣依次为:日本环氧粘结剂、日本环氧沥青和国产HLN-7611环氧沥青, 在最佳配比下所能达到的拉伸强度分别为5.932MPa、4.451MPa和0.940MPa, 断裂延伸率分别为616%、604%和188%。
参考文献
[1]顾兴宇, 王文达.水泥混凝土桥面粘结层抗剪性能要求及简化计算[J].交通运输工程学报, 2010, 10 (2) :20-25.
[2]吕伟民.国内外环氧沥青混凝土材料的研究与运用[J].石油沥青, 1994 (3) :11-15.
[3]王晓, 程刚, 黄卫.环氧沥青混凝土性能研究[J].东南大学学报:自然科学版, 2001, 31 (6) :21-24.
[4]闵召辉.热固性环氧树脂沥青及沥青混合料开发与性能研究[D].南京:东南大学, 2004.
环氧树脂灌浆材料流变特性研究 篇3
修补裂纹一般采用以环氧树脂为代表的有机液状高分子材料进行灌浆处理。但是在实际灌浆修补过程中,树脂体系黏度偏大会导致浆体无法顺利灌入裂缝,传统采用往树脂中大量加入溶剂来降低树脂黏度的方法,不仅降低了树脂的综合性能,还对环境造成了污染,寻找优良的溶剂和活性稀释剂已经成为解决问题的重要途径。树脂黏度对于温度的敏感性,也决定了现场施工必须根据不同温度对工艺参数和操作时间进行适当调整。
针对灌浆材料黏度低以及其现场修补温度多变性的特点,本文运用溶解度参数以及高分子相对质量分布等理论,研究分析了不同溶剂和稀释剂对环氧树脂灌浆材料黏度的影响,并结合Dual-Arrhenius方程[1,2]探讨了灌浆材料在不同施工温度下的化学流变特征,建立了该树脂的化学流变方程,为现场灌浆施工的顺利进行提供了一定的理论基础。
1 实验
1.1 原材料
双酚A型环氧树脂E51:环氧值0.51,江苏无锡树脂厂生产;固化剂T31:胺值475 mgKOH/g,广州晨易化工有限公司生产;固化剂聚酰胺651:胺值390 mgKOH/g,北京香山联合助剂厂生产;活性稀释剂丁基缩水甘油醚(501)和聚丙二醇缩水甘油醚(207):安徽恒远化工有限公司生产;丙酮、二甲苯和乙醇,北京化学试剂厂生产。
1.2 测试仪器及试验方法
旋转黏度计:NDJ-99,上海昌吉地质仪器有限公司;定时增力电动搅拌器:TLJ-2,江苏姜堰市天力医疗器械有限公司;超级恒温水槽:SC-5A,江苏南京顺流仪器有限公司;真空干燥箱:DZF6020,上海申贤恒温设备厂。
树脂制备:将一定量的环氧树脂和溶剂(或稀释剂)加入到烧杯中,用电动搅拌器在恒定速率下搅拌2 min,放入真空干燥箱中真空干燥5 min,取出后加入固化剂搅拌5 min,即制得树脂。
黏度测试:选取15、20、25和30℃4个温度,参照GB/T7193—2008《不饱和聚酯树脂的试验方法》测试树脂的黏度。
2 实验结果及分析
2.1 溶剂对环氧树脂灌浆材料黏度的影响
为了考察不同溶剂对环氧树脂黏度的影响,采用丙酮与二甲苯、丙酮与乙醇复配的技术路线,通过固定溶剂总掺量,改变不同溶剂之间复配比例,研究了掺加这2种混合溶剂时环氧树脂黏度的变化情况。其中,溶剂总掺量为15%(以环氧树脂总质量计),固化剂采用T31,掺量40%,试验结果见图1。
由图1可知,随着溶剂中乙醇所占比例的增大,树脂体系黏度不断增大;而溶剂中二甲苯比例的增大,树脂体系的黏度则先增大后减小。3种溶剂下树脂黏度的大小顺序依次为:乙醇>二甲苯>丙酮,表明丙酮的溶解能力强于二甲苯和乙醇。
溶剂与环氧树脂的相容性也遵循“相似相容”的原则,即其相容性主要取决于溶剂与该体系极性的相似度。极性的高低可以用溶解度参数(SP)表征。结合斯莫尔Small·P·A的分子引力常数表(见表1),由分子构造推定法即可近似推导化合物的溶解度参数[3,4]。
溶解度参数SP的推定公式:
式中:∑G———分子中原子和原子团的分子引力常数总和;
d———聚合物的密度,g/ml;
M———聚合物单体的相对分子质量。
试验中E51环氧树脂的分子式为C18H20O2,相对分子质量为268,密度为1.15 g/ml。则其溶解度参数:
丙酮、乙醇、二甲苯的溶解度参数通过查表分别为9.8、12.8、8.8 cal1/2·cm-3/2,与环氧树脂的SP比较,显然最接近程度依次为丙酮、二甲苯、乙醇,故而3种溶剂对环氧树脂的溶解能力的大小依次为丙酮>二甲苯>乙醇,与实际测试结果吻合。由此可知,溶剂与树脂溶解度越相似,其对树脂的溶解能力越强,则树脂体系的黏度越小。
2.2 活性稀释剂对环氧树脂黏度的影响
稀释剂一般含有活性的环氧基团,在降低树脂体系黏度的同时,它们能参与固化反应,降低树脂的收缩,而且稀释剂能使固化后胶层形成的链变短,从而提高树脂的韧性[6,7]。
稀释剂选用丁基缩水甘油醚(501)和聚丙二醇缩水甘油醚(207),掺量分别为5%、10%、15%和20%,并以掺加丙酮作为对比参照。固化剂采用T31,掺量40%,稀释剂对环氧树脂黏度的影响见图2。
由图2可知,随着稀释剂掺量的增大,环氧树脂的黏度不断降低;掺加501稀释剂的环氧树脂黏度远小于掺加207稀释剂的环氧树脂黏度,且与掺加丙酮稀释剂的环氧树脂黏度相近,表明501稀释剂对环氧树脂具有良好的稀释效果。
从分子量的角度来看,液态双酚A环氧树脂的黏度主要与树脂平均分子质量和分子质量分布有关,且其黏度随平均分子质量的增加和分子质量分布的变宽而增大。207和501都为小分子量的缩水甘油醚,添加到树脂中能降低整个树脂体系的相对平均分子质量,从而降低了树脂体系的黏度[8]。207稀释剂为双环氧基的稀释剂,分子质量远大于单环氧基的501稀释剂,故稀释效果不及501。
2.3 温度对环氧树脂化学流变特征的影响
施工中地理及气候的变化决定了温度的多变性,树脂对温度的依赖程度又制约了其适用条件。选取15、20、25和30℃4个温度条件,固化剂采用T31和651,掺量分别为30%和10%,溶剂和稀释剂采用丙酮和501,研究了温度对环氧树脂流变特征的影响,试验结果见图3。
由图3可知,温度越高,树脂的初始黏度和早期黏度越低;温度高于15℃时,树脂黏度随时间的增加先降低后迅速增大,且温度越高,后期增加越快。
在树脂固化过程中,物理(溶解)和化学(化学反应)2种因素将导致体系黏度变化[9],其变化过程可用3个阶段描述:(1)物理变化引起的黏度下降远远大于化学变化引起的黏度上升,Δη<0;(2)物理变化引起的黏度下降与化学变化引起的黏度上升相接近,Δη≈0;(3)物理变化引起的黏度下降远远小于化学变化引起的黏度上升,Δη>0。
则树脂黏度的表达式可表示为
式中:η0——树脂的初始黏度,mPa·s;
ΔηP———由溶解引起的黏度变化,mPa·s;
Δηc———由化学变化引起的黏度变化,m Pa·s。
假设此树脂符合Dual-Arrhenius黏度模型[10,11,12,13],结合图3可知,η用指数函数表示,则:
式中:k1、k2、k3、k4、k5和k6均为热固性树脂化学流变模型参数。
根据式(2)拟合图3中的等温黏度曲线,并利用非线性最小方差分析,确定各个温度下的模型参数a、b(见表2)。
由表2线性相关性R2值可知,当温度低于25℃时,这种黏度模型的模拟相关性非常良好,但当温度高于25℃时,则相关性不明显,如此说明低温时(低于25℃)该树脂体系的化学流变模型符合Dual-Arrhenius黏度模型,高温时(高于25℃)并不完全符合Dual-Arrhenius黏度模型。这可能是因为低温时高分子溶解产生的黏度变化远小于交联反应引起的黏度增大,因而低温时可以忽略溶解产生的黏度变化;但在高温时高分子溶解产生的黏度变化则与交联反应引起的黏度变化相当,必须考虑。
当温度低于25℃时,对其黏度可以按Arrhenius黏度模型将lnη0和1/T做线性模拟(见图4)。
从图4可以看出,线性曲线y=18.42448x+5.16945,线性相关系数r=0.9975,线性拟合相关性比较显著;则参数k1=exp5.16945=174.95,k2=18.42448,同理可以求得k3=35.812、k4=41.94、k5=0.091和k6=-28.382。
则:树脂的黏度方程
当温度高于25℃时,物理溶解造成的黏度降低将不可忽视,而物理溶解的主要影响因素为温度。温度对溶解造成的影响借鉴Arrhenius方程考虑,可以认为其与温度对数呈线性关系,这里简化为倍数关系,即为常数;则由图3中(T=30℃)黏度下降部分分别进行线性、对数、指数和乘幂模拟,结果见表3。
由线性相关性可知:该部分最佳拟合曲线为乘幂拟合,则树脂黏度可以表示为:
其中t0为式(7)中上下两等式的联立解。
结合式(6)、(7)可知,该树脂的化学流变特征曲线为:
3 结论
(1)溶剂与树脂溶解度越相似,其对树脂的溶解能力越强,则树脂体系的黏度越小。
(2)单环氧基的稀释剂501对环氧树脂稀释效果显著优于双环氧基的稀释剂207,甚至与溶剂丙酮的稀释效果相当,是环氧树脂灌浆材料的优良稀释剂。
(3)建立了环氧树脂灌浆材料的流变模型,该模型与实际测试结果相关性良好,可以用于确定不同温度下灌浆材料的可操作时间。
摘要：通过斯莫尔Small.P.A分子引力常数的分子构造推定方法,运用溶解度参数以及高分子相对质量分布等理论,研究分析了不同溶剂和稀释剂对环氧树脂灌浆材料黏度的影响,并结合Dual-Arrhenius方程探讨了灌浆材料在不同温度下的化学流变特征。结果表明,溶剂与树脂溶解度越相似,其树脂体系的黏度越小;单环氧基的活性稀释剂501对灌浆材料稀释的效果与溶剂丙酮相当,是环氧树脂灌浆材料的优良稀释剂;建立了环氧树脂灌浆材料的流变模型,该模型与实际测试结果相关性良好,可以用于确定不同温度下灌浆材料的可操作时间。