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分享:环氧树脂结晶的解决方案

 2020-09-14 09:00:07 发布     75人浏览


环氧树脂结晶

环氧树脂结晶


又到了秋季,温度逐步走低,环氧地坪材料经常会遇到未加固化剂就硬化或产生颗粒的

情况,这基本上是因为环氧树脂发生了结晶现象。


容易产生结晶的条件

1、环氧树脂位于 10℃的环境时,结晶速度最快。

2、树脂的氯含量越低,分子量分布越窄,纯度越高者,越容易结晶。

3、有一些稀释剂特别容易让环氧树脂结晶,例如:BGE。

4、有一些化学物质会诱导环氧树脂结晶,例如:BPA。

5、灰尘也可能成为环氧树脂结晶的晶核,诱发结晶。

6、填充料也有可能在加速环氧树脂的结晶。

以上是各种容易引起环氧树脂结晶的状况,部分环氧树脂因为成分的关系,容易呈现颗

粒状,甚至整罐变硬。此时的环氧树脂并非坏掉,而是产生结晶现象。


知识拓展

1、 环氧树脂对温度敏感,在极冷环境或温度波动较大时,非常容易发生液态向固态的转化,

即发生环氧树脂的结晶化,这是一种自然的物理现象。

2、 结晶后处理:环氧树脂胶粘剂的结晶化,也类似于水结冰的变化,升温(加热)后,冰

就会重新融化为水。借助这个原原理,我们通常可以采用水浴、取暖器或者用太阳灯加

热。

3、环氧树脂结晶是一种物理反应,而非化学反应,所以它不会影响地坪材料的性能。


介绍 Introduction


在常温条件下,液体双酚A环氧树脂(DGEBA,Digycidylether of Bis-phenol-A)和液体双酚F环氧树脂(DGEBF,Digycidylether of Bis-phenol-F) ,都是过冷液(supercooled liquid)。也就是说,它们在常温下本该是固体,但通常在其凝固温度下保持液体状态。从技术角度来说,DGEBA的凝固点/熔点温度是45-50°C,DGEBF是80-85°C。它们处于过冷态是因为,在常温下,“晶种”(seed crystals)不易形成,而“晶种”是发生凝固的必要条件,这就导致了结晶过程非常缓慢。当树脂的平均分子量增大,大分子量组份增加,同分异构体组份也增加。这些同分异构体和大分子量组份会降低晶体的形成和增长。


结晶过程通常表现为浑浊(cloudiness),自由漂浮的晶粒,晶群,或者一个完全凝固体。这个过程和导致家里的蜂蜜结晶是一样的。在所有的树脂和固化剂中,都有发生结晶现象的可能性。这是物质从液体状向固体结晶态的相转变。绝大部分环氧树脂的主体组份是一种在常温下的固体物质。当处于极冷环境,冷热循环或其他因素,都可能导致晶体增长,使该物质转化为其天然的固体状态。结晶过程很难预测,也很难完全避免。它会毫无预兆地发生,或者只是影响物质的某一部分的性能。对于双组分体系来说,结晶仅仅只是带来一些操作上的不便,但对单组分体系来说,却可能是个大问题。理解导致结晶发生的因素,以及处理结晶的方法,就可以把这一问题简化为一个小麻烦。


原因 Causes


环氧树脂结晶和其他物质结晶原理类似。高纯度,低粘度,杂质,极冷环境,冷热循环都会增加其发生的可能性。通常“晶种”的存在引发结晶。以下是一些导致环氧树脂结晶的具体因素:

 

高纯度 High Purity


高纯度的树脂中,去除了反应副产物,杂质,分子量分布于一个限定的范围内。副产物的存在,以及宽泛的分子量分布,会扩大液态向固态的转变温度范围。高纯环氧从液态转化为固态的转变温度范围很窄。与此类似,纯水从液态向固态转变(结晶)的温度是0°C。而当加入一些食盐到水中后,它的结晶温度则变得更低。高纯树脂越接近于这一转变温度,微晶体(minute crystals)开始形成的可能性越大。这些微晶体作为“晶种”,在其他因素影响下,迅速将液态转变为固态。

 

低粘度 Low Viscosity


低粘度树脂的分子量很小,分子链很短,粘度越低,树脂的流动性越好,分子链在“晶种”附近取向排列越容易。高分子量高粘度的物质,分子链也更长,结晶的可能性也更低。把不含“晶种”的液体树脂储存在低温(0°C)下,可以减缓分子链运动,阻止晶体的形成和增长。稀释剂和改性剂一般都会促进晶体的生成和增长,但稀释剂分子链间的结晶性差异极大。其他添加剂,如颜料,填料,润湿剂等也会影响树脂结晶性。通常来说,如果在加工操作过程中预防“晶种”的引入,结晶还是很少发生的(高纯树脂除外)。


杂质 Impurities


杂质,通常是指微小的颗粒状物质,它们往往在不含填料的体系中充当“晶种”,引发树脂晶体的形成,并进一步继续扩大结晶。填料极少引发结晶,这主要是因为它体积太大,含量太高,实际上他们通常会阻止结晶。


超低温 Extreme Cold 


尽管低温会使分子链运动减慢,从而阻止结晶过程,但一旦“晶种”形成,超低温(-40°C)会加速结晶形成,如果温度足够低,树脂会自动发生结晶。


温度循环 Temperature Cycles


高低温交替变化20-30°C会产生一个恶性循环过程,这也是树脂结晶发生的最常见的原因。一旦体系温度升高,分子链运动能力加强,使得液体环氧树脂分子在“晶种”附近发生取向排列。


接着将该体系置于低温环境,取向排列过程会加速进行。结晶过程一旦启动,就会一直发生直到形成一块固体。白天和晚上的温差变化,会引发和加速结晶过程。这一过程发生速度极快,可能只是在装卸或者生产车间放置的一小会儿。


解决方法 Solutions


基体树脂和双组份体系的结晶,只是带来一些操作上的不便,但并不是一个难以克服的问题。将体系在50-60°C下加热数小时,就可以消除结晶。加热时要确保所有晶体完全融化,否则任何一个微小的未融化晶体都可以作为“晶种”重新引发体系在几天内再次发生结晶。除了加热要小心,还要对容器中的树脂进行搅动,确保容器壁和底部的晶体融化,以及热量在体系均匀分布。如果结晶再次发生,只需加热,重复这一融化过程即可。单组份体系则不能加热,因为加热可能导致固化反应发生,产品变质。控制和监测运输过程和储存环境对减少温差变化至关重要。良好的保管措施是另一个重要的因素,如确保使用后管子内部,阀门,盖子上都不能有树脂残留,防止在此形成结晶。尽管环氧配方师及最终用户已经高度重视预防树脂结晶,但这一过程依然非常难以准确预测及完全消除。如果结晶现象反复发生,则有必要评估一些不易结晶的产品,以作为替代选择。




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