3.溶度参数有机物的溶解度参数（简称溶度参数），可分为低分子有机化合物溶度参数和有机聚合物溶度参数。实际计算溶度参数（δ）可采用聚合物的结晶或交联样品最大溶胀测定法、溶解度光谱法、特性黏度最大值测定法和Small's计算法等，都会得到相接近的数值。
（1）低分子有机化合物溶度参数这里介绍的低分子有机化合物多数作为环氧涂料的有机溶剂或作为对涂膜的渗透介质。低分子有机化合物的溶度参数（δ）由范德华力产生的溶度参数（δd）、偶极力产生的溶度参数（δp）和氢键力产生的溶度参数（δH）组成，δ=
 。δ、δH和δp参数见表1-7，溶度参数的单位：J0.5/cm1.5（1J0.5/cm1.5=103J0.5/m1.5）。  （2）有机聚合物溶度参数有机聚合物溶度参数（δ）是有机聚合物的内聚能密度平方根，计算式如下：
 式中 E——聚合物的内聚能，J/mol；
ΣEi——聚合物重复单位中，i种基团对内聚能单独贡献的加和，J/mol；
Vm——聚合物结构重复单位的摩尔体积，cm3/mol；
Vi——聚合物结构重复单位中，i种基团对摩尔体积单独贡献的加和，Vm=ΣVi·cm3/mol；
ΣGi——聚合物结构重复单位中，&种基团对摩尔相互吸引常数单独贡献加和，J0.5·cm1.5；有时采用F或（E·Vm）1/2表示摩尔相互吸引常数；
dp———有机聚合物的密度，g/cm3；
MR———聚合物结构中重复单位的相对分子质量，g。
有机聚合物基团的摩尔体积见表1-8；Small's摩尔相互吸引常数见表1-9。
  对于低分子有机聚合物，可将分子结构式示作重复单位。将液态双酚F型环氧树脂结构重复单位假设为：
 查知，液态双酚F型环氧树脂的dp=1.189g/cm3、相对分子质量为312g。
 当有机聚合物分子中含有羟基、羧基、硝基和氨基等强极性基团时，一定注意强极性作用和氢键对溶度参数的影响。此时，有机聚合物的溶度参数（δ）计算式可采用与低分子有机化合物相同的表达方式。在范德华力、偶极力和氢键力无法分离的情况下，采用Gi、dp和MR的关系式计算有机聚合物的δ值比较适宜。
有机聚合物的δ表征聚合物链段间相互作用（或极性）强度。除用于研究环氧树脂涂膜防介质渗透性和耐烧蚀性外，也可用于探讨溶度参数与表面张力（或表面黏附）的关系。有机聚合物液体的表面张力（γ）与有机聚合物的δ、Vm、dp及MR有如下定量关系：
 涂料中常用树脂的溶度参数，可分为强氢键结合溶度参数（δs），中氢键结合溶度参数（δm）和弱氢键结合溶度参数（δL）列于表1-10，请计算时选用。
 4.相对溶度参数
 式中 δR———相对溶度参数；
δHP———渗透介质氢键力溶度参数（δH）和偶极力溶度参数（δP）的平均值（δH+δP）/2，J0.5/cm1.5；
 ———以质量分数计量构成环氧涂膜各组分的溶度参数加和，J0.5/cm1.5。δR表征
 与δHP相互作用程度。当δR=1（ =δHP）时，环氧涂膜与渗透介质间的相互作用达到最大值，渗透介质会完全破坏环氧涂膜；当δR＜1时，液体渗透介质对环氧涂膜的渗透量（Rm）随δR增加而增大；当δR＞1时，液体渗透介质对环氧涂膜的渗透量（Rm）随δR增加而减小。 将配方6的环氧涂膜浸泡在液体乙酸酯和脂肪酮中，计算δR＜1，则同系列液体渗透
介质对环氧涂膜的渗透量（Rm）随δR增加而增大，即δR值越大，环氧涂膜抵挡渗透介质穿透能力越弱，Rm值越大；δR值越小，环氧涂膜抵挡渗透介质穿透能力越强、Rm值越小。配方6涂膜的渗酮、酯试验结果如图1-10和图1-11所示。
 5.渗透指数环氧涂膜的防介质渗透能力，可用渗透指数进行评价和预测。渗透指数由环氧树脂和固化剂结构、涂膜的有效交联密度、涂膜组分的溶度参数、渗透介质的溶度参数和相对分子质量决定，渗透指数计算式如下：
 渗透介质对环氧涂膜的渗透能力由环氧涂膜的化学结构、渗透介质相对分子质量及渗透介质与环氧涂膜的形态结构决定。PI值随Mc增大（ρ值减小）而增加，随M和B增大而减小。由图1-12知，水和醇对配方6涂膜的渗透量（Rm）随PI值增加而增大。
 用PI比较，评价和预测渗透介质对环氧涂膜渗透能力（或环氧涂膜防介质渗透能力），反映化学结构和形态结构对渗透性的影响。渗透介质对环氧涂膜的渗透能力随PI值增大而增强（渗透量增大）；选取低PI值时，环氧涂膜就呈现强的防介质渗透能力。用PI值预测渗透能力，有相当满意的准确性。
6.渗透量的计算水和醇对环氧涂膜的渗透量可用下式计算：
 式中 Rc———理论计算渗水、醇量，%；
A———渗透系数，表征化学结构和形态结构对渗透量贡献的综合效应系数，同系列渗透介质的A是恒定值。A水=3.3×10-5mol/g、A醇=4.5×10-5mol/g（适用于液体醇类）、A水蒸气=8.0×10-4mol/g；
T———试验温度，K；
T0———273K；
t———试验天数，α水=0.3、α水蒸气=1.0、α醇=0.8。
用十几种渗透介质对环氧涂膜进行渗透性试验，证明渗透量由渗透指数（PI）、渗透系数（A）、试验温度（T）和试验时间（t）决定。当渗透介质对环氧涂膜的交联固化网络结构无破坏作用时，在达到渗透平衡前，理论计算渗透量（Rc）与试验测定渗透量（Rm）基本一致。
水和醇对环氧涂膜（配方6）的渗透量结果见表1-11。
 由表1-11知，在达到渗透平衡前，Rc与Rm相对偏差的绝对值小于或等于10%，即Rc与Rm相吻合。在达到渗透平衡后，Rm不随时间增长而增大，即Rc与Rm相对偏差大于+10%。所以理论计算渗透量公式，适用于渗透介质对环氧涂膜的交联固化网络结构无破坏作用，且达到渗透平衡前的两个制约条件。且Rc计算式应同时满足涂膜结构无破坏和达到渗透平衡前两个制约条件，才会保证Rc与Rm的基本一致性。
在单位时间内，水蒸气对游离环氧涂膜的透过量，见表1-12。结果证明，Rc与Rm有相当好的一致性。
 在不同试验温度下，用蒸馏水对环氧涂膜（配方6）进行渗透时，渗水量随试验温度升高而增大，并且在达到渗透平衡前，同一温度下的Rc与Rm基本一致。
总之，研究了ρ（或Mc）、δR、PI和Rc对环氧涂膜渗透性的影响规律，用这些参数可快速准确地比较、评价、预测渗透介质对环氧涂膜的渗透能力，明显减少试验次数，提高科研工作效率。PI和Rc表达了结构（化学结构和形态结构）与渗透性间的定量关系，可作为环氧涂料配方设计的基础依据。 环氧树脂 - www.epoxy8.com -(责任编辑：admin) |