Эпоксидные смолы
Чаще всего применяют диановые эпоксидные смолы, получаемые на основе бисфенола А (дифенилолпропана). Взаимодействием бисфенола А с 2 молями эпихлоргидрина получают диглицидиловый эфир. В зависимости от условий проведения реакции и мольного соотношения компонентов можно получать эпоксидные смолы разной молекулярной массы (рис. 2.15).
Рис. 2.15. Реакция получения эпоксидных смол на основе бисфенола А (п = 0—диглицидиловый эфир бисфенола А) |
На рынке представлены также эпоксидные смолы на базе бисфенола Р, получаемого из
2 молей фенола и 1 моля формальдегида (рис. 2.16).
В отличие от бисфенола А бисфенол Р является смесью изомеров (или их смесью с олигомером - новолаком). Благодаря этому эпоксидные смолы на основе бисфенола Р отличаются более низкой вязкостью и меньшей склонностью к кристаллизации, чем эпоксидные смолы на основе бисфенола А. При смешении смол на основе бисфенола А и бисфенола Р склонность к кристаллизации еще более снижается.
Эпоксидные смолы характеризуются следующими показателями:
• эпоксидный эквивалент (или эквивалентная масса) показывает, сколько граммов Рис. 2.16. Бисфенол Р и новолак эпоксидной смолы эквивалентны одной
Эпоксидной группе. Таким образом, высокое значение эпоксидной эквивалентной массы означает низкое содержание эпоксидных групп. Для смол на основе бисфенола А эпоксиэквивалент = мол. масса / 2;
• эпоксидное число (э. ч.) характеризует число г-экв. эпоксидных групп в 100 г эпоксидной смолы. Для смол на основе бисфенола А э. ч. = = 100 / (мол. масса 12).
• гидроксильная эквивалентная масса показывает, сколько граммов эпоксидной смолы эквавалентны одной гидроксильной группе. Для смол на основе бисфенола А гидроксильная эквивалентная масса = = мол. масса / п (п - число чередующихся звеньев цепи, рис. 2.15);
• гидроксильное число характеризует число г-экв. гидроксильных групп в 100 г эпоксидной смолы. Гидроксильное число = 100 / гидроксильная эквивалентная масса. Для смол на основе бисфенола А гидроксильное число = 100 / (мол. масса / п). Чаще всего эпоксидное и гидроксильное числа эпоксидных смол выражают в процентах.
Зависимости приведенных показателей от молекулярной массы справедливы только для низкомолекулярных смол на основе бисфенола А, так как при получении высокомолекулярных смол происходят побочные реакции, приводящие к расходованию эпоксидных групп [19]. Расчетные значения, приведенные в табл. 2.21 и рис. 2.17, являются ориентировочными, особенно для высокомолекулярных типов смол.
В табл. 2.21 показано, что с ростом значения п молекулярная масса увеличивается, а содержание эпоксидных групп (эпоксидное число) снижается (рис. 2.17). Для эпоксидных смол (тип 1), наиболее часто применяемых для получения двухупаковочных составов, значение п составляет 2 - 2,5.
Таблица 2.21
Теоретические (расчетные) значения показателей эпоксидных смол на основе бисфенола А
(значение п - по рис. 2.15)
П |
Молекулярная Масса |
Эпоксидная Эквивалентная Масса |
Эпоксидное число, г-экв. |
Гидроксильная Эквивалентная Масса |
Гидроксильное число, г-экв. |
0 |
340 |
170 |
0,59 |
Со |
0 |
1 |
624 |
312 |
0,32 |
624 |
0,16 |
1,5 |
766 |
383 |
0,26 |
511 |
0,20 |
2 |
908 |
454 |
0,22 |
454 |
0,22 |
5 |
1760 |
880 |
0,11 |
352 |
0,28 |
10 |
3180 |
1590 |
0,06 |
318 |
0,31 |
12 |
3748 |
1874 |
0,05 |
312 |
0,32 |
15 |
4600 |
2300 |
0,04 |
307 |
0,33 |
Практические значения этих показателей в результате комплекса дополнительных реакций, протекающих при синтезе смол, существенно отличаются. Так, эпоксидное и гидроксильное числа (в %) с увеличением молекулярной массы смол на основе бисфенола А изменяются примерно следующим образом:
Эпоксидное число, % 24,8-21,5 21.5- 14,5 14.5- 10,0 10,0-8,0 8,0-6,0 6.0- 4,0 4.0- 2,0 |
Молекулярная масса 350 - 400 499 - 600 600 - 800 800-1000 1000-1400 1400-1800 1800 - 3500
Эпоксидные смолы в зависимости от величины молекулярной массы применяют в различных лакокрасочных материалах(рис. 2.18), описанных в последующих разделах книги.