双酚A型环氧树脂生产过程中,需要用到环氧氯丙烷。
那么生产过程中残留的氯会对环氧树脂性能带来什么样的影响。
本文详细讲解氯对环氧树脂的性能影响。
值
树脂当量比 = E51环氧树脂:4,4-二氨基二苯甲烷为 1 : 0.9 。
混胶工艺:将环氧和 4,4 - 二氨基二苯甲烷加热至 80 ℃,保持 10 分钟。
固化条件:100 ℃ 1 小时 + 150 ℃ 20 小时。
实验使用了 0.99 %、0.70%、0.56 %、0.33 % 四种氯值的环氧树脂。完整的测试结果展示在上表中。
对介质损耗影响:
上图曲线是环氧树脂硬化物的介质损耗与温度关系。
从不同氯含量E51环氧硬化物的介质损耗与温度关系的比较可见,150 ℃ 时,介质损耗随树脂氯含量的增大而增大,这是由于树脂的氯含量越大,硬化的高分子链中,含氯偶极子的浓度也越大。
因此,带有含氯偶极子的大链段,其迟缓运动对介质损耗的贡献也越大。
当温度高至180℃,由于离子电导引起的损耗占主导地位,而环氧硬化物中可电离物质的存在又有多种形式,它可以位于树脂的聚合链中,它可以是未反应硬化剂的主要成分,也可以是树脂或硬化剂中极性的非活性的杂质。
因此,使影响介质损耗的因素复杂化,故表现为介质损耗与氯含量之间没有明显的规律性。
对热变形温度影响:
随着树脂氯含量的增加,硬化物的交联密度下降,故热变形温度呈规律性地下降。
对电性能影响:
氯含量变化对电性能的影响也十分明显,主要是高温下的介质损耗和体积电阻系数。
在热变形温度下,不同氯含量树脂硬化物的介质损耗和体积电阻系数差异也不大。
但当温度高于热变形温度以上,硬化物的介质损耗随树脂氯含量增加明显上升,体积电阻系数则随树脂氯含量的增加明显地下降。
因此可以认为高氯含量树脂在高温下电性能的下降是其硬化物热变形温度低的结果。
也就是说,在电性能和热变形温度的关系中,热变形温度是决定因素。由此可以预料,对于硬化物热变形温度较低的胺类固化体系(如脂肪胺)来说,其高温电性能更差,受氯含量的影响也更大。
原因解释:
由于胺分子中的氮原子上有未共用的电子对,故是一类亲核试剂,它在高温下能与氯代烃起亲核取代反应,产生相应的可电离的氯化氢胺盐或氯化季胺盐。
虽然这些反应的程度是很小的,但少量可电离杂质,对高温介质损耗和体积电阻系数的影响甚大。温度高于热变形温度以上,随着树脂氯含量的增加,这种离子电导对电性能的不良影响就明显了。
1. 双酚A环氧树脂中残余氯含量对环氧硬化物性能的不良影响表现在降低了硬化物交联密度,宏观表现为其热变形温度降低。
2. 其不良影响还表现在当温度高于热变形温度时,使电性能变坏,即高温介质损耗变大,高温体积电阻变小。
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