環(huán)氧樹脂的結(jié)晶過程

環(huán)氧樹脂的結(jié)晶過程(2014—06—2817:08:09)標(biāo)簽：分類：技術(shù)分享環(huán)氧樹脂結(jié)晶左的：櫬旌透明液協(xié)爭事囲脂 結(jié)晶化的液休環(huán)氧核層右說)：結(jié)晶此早期析段一欄瞻麥混濁介紹Introduction在常溫條件下，液體雙酚A環(huán)氧樹脂(DGEBA,DigycidyletherofBis-phenol-A)和液體雙酚F環(huán)氧樹脂(DGEBF,DigycidyletherofBis-phenol-F)，都是過冷液體(supercooledliquid)。也就是說，它們在常溫下本該是固體，但通常在其凝固溫度下保持液體狀態(tài)。從技術(shù)角度來說，DGEBA的凝固點(diǎn)/熔點(diǎn)溫度是45-50°C,DGEBF是80-85°C。它們處于過冷態(tài)是因為，在常溫下，“晶種"(seedcrystals)不易形成，而“晶種”是發(fā)生凝固的必要條件，這就導(dǎo)致了結(jié)晶過程非常緩慢。當(dāng)樹脂的平均分子量增大，大分子量組份增加，同分異構(gòu)體組份也增加。這些同分異構(gòu)體和大分子量組份會降低晶體的形成和增長。結(jié)晶過程通常表現(xiàn)為渾濁(cloudiness)，自由漂浮的晶粒，晶群，或者一個完全凝固體。這個過程和導(dǎo)致家里的蜂蜜結(jié)晶是一樣的。在所有的樹脂和固化劑中，都有發(fā)生結(jié)晶現(xiàn)象的可能性。這是物質(zhì)從液體狀向固體結(jié)晶態(tài)的相轉(zhuǎn)變。絕大部分環(huán)氧樹脂的主體組份是一種在常溫下的固體物質(zhì)。當(dāng)處于極冷環(huán)境，冷熱循環(huán)或其他因素，都可能導(dǎo)致晶體增長，使該物質(zhì)轉(zhuǎn)化為其天然的固體狀態(tài)。結(jié)晶過程很難預(yù)測，也很難完全避免。它會毫無預(yù)兆地發(fā)生，或者只是影響物質(zhì)的某一部分的性能。對于雙組分體系來說，結(jié)晶僅僅只是帶來一些操作上的不便，但對單組分體系來說，卻可能是個大問題。理解導(dǎo)致結(jié)晶發(fā)生的因素，以及處理結(jié)晶的方法，就可以把這一問題簡化為一個小麻煩。原因Causes環(huán)氧樹脂結(jié)晶和其他物質(zhì)結(jié)晶原理類似。高純度，低粘度，雜質(zhì)，極冷環(huán)境，冷熱循環(huán)都會增加其發(fā)生的可能性。通?！熬ХN”的存在引發(fā)結(jié)晶。以下是一些導(dǎo)致環(huán)氧樹脂結(jié)晶的具體因素：高純度HighPurity高純度的樹脂中，去除了反應(yīng)副產(chǎn)物，雜質(zhì)，分子量分布于一個限定的范圍內(nèi)。副產(chǎn)物的存在，以及寬泛的分子量分布，會擴(kuò)大液態(tài)向固態(tài)的轉(zhuǎn)變溫度范圍。高純環(huán)氧從液態(tài)轉(zhuǎn)化為固態(tài)的轉(zhuǎn)變溫度范圍很窄。與此類似，純水從液態(tài)向固態(tài)轉(zhuǎn)變(結(jié)晶)的溫度是0°C。而當(dāng)加入一些食鹽到水中后，它的結(jié)晶溫度則變得更低。高純樹脂約接近于這一轉(zhuǎn)變溫度，微晶體(minutecrystals)開始形成的可能性越大。這些微晶體作為“晶種”，和其他因素影響下，迅速將液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)。低粘度LowViscosity低粘度樹脂的分子量很小，分子鏈很短，粘度越低，樹脂的流動性越好，分子鏈在“晶種”附近取向排列越容易。高分子量高粘度的物質(zhì)，分子鏈也更長，結(jié)晶的可能性也更低。把不含“晶種”的液體樹脂儲存在低溫(0°C)下，可以減緩分子鏈運(yùn)動，阻止晶體的形成和增長。稀釋劑和改性劑一般都會促進(jìn)晶體的生成和增長，但稀釋劑分子鏈間的結(jié)晶性差異極大。其他添加劑，如顏料，填料，潤濕劑等也會影響樹脂結(jié)晶性。通常來說，如果在加工操作過程中預(yù)防“晶種”的引入，結(jié)晶還是很少發(fā)生的(高純樹脂除外)。雜質(zhì)Impurities雜質(zhì)，通常是指微小的顆粒狀物質(zhì)，它們往往在不含填料的體系中充當(dāng)“晶種”，引發(fā)樹脂晶體的形成，并進(jìn)一步繼續(xù)擴(kuò)大結(jié)晶。填料極少引發(fā)結(jié)晶，這主要是因為它體積太大，含量太高，實(shí)際上他們通常會阻止結(jié)晶。超低溫ExtremeCold盡管低溫會使分子鏈運(yùn)動減慢，從而阻止結(jié)晶過程，但一旦“晶種”形成，超低溫(-40°C)會加速結(jié)晶形成，如果溫度足夠低，樹脂會自動發(fā)生結(jié)晶。溫度循環(huán)TemperatureCycles高低溫交替變化20-30°C會產(chǎn)生一個惡性循環(huán)過程，這也是樹脂結(jié)晶發(fā)生的最常見的原因。一旦體系溫度升高，分子鏈運(yùn)動能力加強(qiáng)，使得液體環(huán)氧樹脂分子在“晶種”附近發(fā)生取向排列。接著將該體系置于低溫環(huán)境，取向排列過程會加速進(jìn)行。結(jié)晶過程一旦啟動，就會一直發(fā)生直到形成一塊固體。白天和晚上的溫差變化，會引發(fā)和加速結(jié)晶過程。這一過程發(fā)生速度極快，可能只是在裝卸或者生產(chǎn)車間放置的一小會兒。解決方法Solutions基體樹脂和雙組份體系的結(jié)晶，只是帶來一些操作上的不便，但并不是一個難以克服的問題。將體系在50-60°C下加熱數(shù)小時，就可以消除結(jié)晶。加熱時要確保所有晶體完全融化，否則任何一個微小的未融化晶體都可以作為“晶種”重新引發(fā)體系在幾天內(nèi)再次發(fā)生結(jié)晶。除了加熱要小心，還要對容器中的樹脂進(jìn)行攪動，確保容器壁和底部的晶體融化，以及熱量在體系均勻分布。如果結(jié)晶再次發(fā)生，只需加熱，重復(fù)這一融化過程即可。單組份體系則不能加熱，因為加熱可能導(dǎo)致固化反應(yīng)發(fā)生，產(chǎn)品變質(zhì)。控制和監(jiān)測運(yùn)輸過程和儲存環(huán)境對減少溫差變化至關(guān)重要。良好的保管措施是另一個重要的因素，如確保使用后管子內(nèi)部，閥門，蓋子上都不能有樹脂殘留，防止在此形成結(jié)晶。盡管環(huán)氧配方師及最終用戶已經(jīng)高度重視預(yù)防樹脂結(jié)晶，但這一過程依然非常難以