本發(fā)明涉及一種環(huán)氧樹(shù)脂環(huán)氧當(dāng)量的測(cè)試方法。

(二)

背景技術(shù)：

環(huán)氧樹(shù)脂是泛指含有兩個(gè)或兩個(gè)以上的環(huán)氧基并能通過(guò)環(huán)氧基團(tuán)反應(yīng)形成有用的熱固性產(chǎn)物的高分子低聚物，更確切的說(shuō)是聚合度n通常為0～30的環(huán)氧混合物。其分子中含環(huán)氧基團(tuán)、提供強(qiáng)韌性和耐熱性的雙酚骨架結(jié)構(gòu)、具有反應(yīng)性和粘結(jié)性的羥基、具有柔軟性的亞甲基、耐化學(xué)藥品性的醚鍵。此外，環(huán)氧樹(shù)脂可以在相當(dāng)寬的溫度范圍內(nèi)固化，而且固化時(shí)體積收縮。因環(huán)氧樹(shù)脂的制成品具有良好的物理機(jī)械性能、耐化學(xué)藥品性、電氣絕緣性能，故廣泛應(yīng)用于涂料、膠粘劑、玻璃鋼、層壓板、電子澆鑄、灌封、包封等領(lǐng)域。

未固化的環(huán)氧樹(shù)脂是粘性液體或脆性固體，無(wú)實(shí)用價(jià)值，只有與固化劑固化反應(yīng)生成恰當(dāng)?shù)娜S交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)才能最終實(shí)現(xiàn)其優(yōu)異的綜合性能。環(huán)氧基團(tuán)是決定固化反應(yīng)的直接因素，因此想要制得優(yōu)異性能的固化產(chǎn)物，必須正確分析它的含量。

目前環(huán)氧當(dāng)量的測(cè)試方法很多，通常使用化學(xué)分析方法，包括：鹽酸吡啶法、鹽酸丙酮法、鹽酸二氧六環(huán)法、溴化氫醋酸溶液直接滴定法和高氯酸四乙基溴化銨(GB/T 4612-2008)非水滴定法。其中，鹽酸吡啶法操作麻煩且吡啶毒性大，刺激性強(qiáng)烈；鹽酸二氧六環(huán)法中試劑價(jià)格較高，有時(shí)質(zhì)量欠穩(wěn)定，需進(jìn)行脫水處理；溴化氫醋酸溶液直接滴定法的不足之處在于溴化氫的揮發(fā)性更強(qiáng)，配制的標(biāo)準(zhǔn)溶液需要逐日標(biāo)定；鹽酸丙酮法只適合測(cè)定低分子量的環(huán)氧樹(shù)脂，高分子量的環(huán)氧樹(shù)脂不適用；最后高氯酸四乙基溴化銨非水滴定法是最基本的方法，現(xiàn)有的國(guó)標(biāo)(GB/T 4612-2008)采用的就是這種方法，但其存在以下缺陷：第一、測(cè)試步驟繁瑣復(fù)雜，樣品的溶解或反應(yīng)耗用時(shí)間長(zhǎng)，測(cè)試一個(gè)樣品至少用時(shí)5h，如果是環(huán)氧化工乳液，則需要先烘制除去水分，耗時(shí)更長(zhǎng)；第二、高氯酸-冰醋酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的揮發(fā)性較強(qiáng)，配制的標(biāo)準(zhǔn)溶液需要逐日的標(biāo)定；第三、溶解樣品所用的溶劑是氯仿，氯仿是劇毒性物質(zhì)，現(xiàn)已被列為可疑致癌物，產(chǎn)生的廢液污染環(huán)境；第四、該方法是滴定法，人為操作對(duì)終點(diǎn)判定太主觀，數(shù)據(jù)誤差大。

縱觀這些化學(xué)方法測(cè)試步驟均繁瑣，樣品的溶解或反應(yīng)耗用時(shí)間長(zhǎng)，測(cè)試一個(gè)樣品至少用時(shí)5h。滴定終點(diǎn)的判定誤差大，結(jié)果準(zhǔn)確性差。樣品的溶解所用試劑均為有毒試劑，對(duì)操作人員危害大，產(chǎn)生的廢液污染環(huán)境。如中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)CN201110079768公開(kāi)的一種環(huán)氧當(dāng)量的測(cè)試方法和CN201110365849公開(kāi)的環(huán)氧當(dāng)量的檢測(cè)方法涉及的環(huán)氧當(dāng)量的檢測(cè)技術(shù)即屬于化學(xué)分析方法，其均存在以上問(wèn)題而不利于工業(yè)化實(shí)際生產(chǎn)使用。

(三)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

傅里葉紅外光譜是建立在分子振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)理論上的光譜技術(shù)，它提供了官能團(tuán)或化學(xué)鍵的特征頻率。利用分子基團(tuán)的特征頻率和紅外“指紋”可以對(duì)有機(jī)化合物進(jìn)行官能團(tuán)的鑒別，也可以對(duì)有機(jī)化合物進(jìn)行定性和半定量的分析。

為了解決現(xiàn)有的化學(xué)分析方法存在的操作繁瑣復(fù)雜、測(cè)試耗時(shí)長(zhǎng)、操作都要用到有毒的試劑、操作過(guò)程中試劑對(duì)人的危害大、產(chǎn)生的試劑廢液又給環(huán)境帶來(lái)污染、測(cè)試的穩(wěn)定性不好等種種弊端，本發(fā)明提供了一種制樣簡(jiǎn)單、操作快捷、過(guò)程環(huán)保、穩(wěn)定性好的環(huán)氧當(dāng)量的測(cè)試方法。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種環(huán)氧樹(shù)脂環(huán)氧當(dāng)量的測(cè)試方法，所述的測(cè)試方法為：

(1)準(zhǔn)備多種(推薦5～10種)已知環(huán)氧當(dāng)量且環(huán)氧當(dāng)量值不同的雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂(比如E-51、CYD-144、DER331、DER667、EP4050等)，應(yīng)用傅里葉紅外光譜儀測(cè)試得到各自相應(yīng)的紅外光譜圖；

(2)選用所得紅外光譜圖上環(huán)氧基和苯基的特征峰作為分析波數(shù)，利用紅外光譜儀自帶的OMNIC軟件，選擇積分面積法一一計(jì)算環(huán)氧基和苯基的吸光光度值(即環(huán)氧基和苯基各自的特征峰面積)，將環(huán)氧基的吸光光度值除以苯基的吸光光度值，計(jì)算得到各個(gè)雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂各自的環(huán)氧指數(shù)；

(3)以各個(gè)雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂各自的環(huán)氧指數(shù)為橫坐標(biāo)、環(huán)氧值(環(huán)氧值＝100/環(huán)氧當(dāng)量)為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線(一次函數(shù))，進(jìn)而得到曲線擬合方程；

(4)取環(huán)氧當(dāng)量未知的雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂，用傅里葉紅外光譜儀測(cè)試其紅外光譜圖，按照步驟(2)中的方法計(jì)算出環(huán)氧指數(shù)，代入步驟(3)所得曲線擬合方程，即可確定其環(huán)氧值，進(jìn)而得到環(huán)氧當(dāng)量。

本發(fā)明所述步驟(2)中，所述環(huán)氧基的特征峰取波數(shù)范圍在910～920cm^-1之間的一個(gè)特征峰，所述苯基的特征峰取波數(shù)范圍分別在1600～1610cm^-1之間、1570～1590cm^-1之間的兩個(gè)特征峰。

本發(fā)明在應(yīng)用傅里葉紅外光譜儀測(cè)試時(shí)可采用以下方法制樣：對(duì)粘稠狀的環(huán)氧樹(shù)脂，采用溴化鉀鹽片涂膜方法制樣，在烘烤燈下烘干至涂膜變透明；對(duì)固體狀的環(huán)氧樹(shù)脂，采用溴化鉀壓片的方法制樣。

本發(fā)明采用的傅里葉紅外光譜儀是中紅外光譜儀，波數(shù)在400～4000cm^-1。

本發(fā)明采用傅里葉紅外光譜儀測(cè)試環(huán)氧樹(shù)脂的環(huán)氧當(dāng)量，提供了一種制樣簡(jiǎn)單、操作快捷、環(huán)保、穩(wěn)定性好的測(cè)試方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有下列有益效果：

(1)本發(fā)明方法中的制樣方法采用溴化鉀鹽片涂膜或壓片，制樣簡(jiǎn)單，制好樣品后只需幾秒的時(shí)間就能得到紅外光譜圖，操作快捷；

(2)本發(fā)明方法繪制出環(huán)氧樹(shù)脂的標(biāo)準(zhǔn)曲線，由標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)一步得到曲線的擬合方程，后續(xù)某一環(huán)氧樹(shù)脂，不管分子量大小，只需用紅外光譜測(cè)試得到環(huán)氧指數(shù)數(shù)值，就可知道其環(huán)氧當(dāng)量，避免了化學(xué)分析方法對(duì)高分子量的環(huán)氧當(dāng)量測(cè)試的不便及誤差；

(3)本發(fā)明方法中不需要用到化學(xué)試劑，避免了試劑給操作人員和環(huán)境帶來(lái)的危害和污染，是一種高環(huán)保的操作方法。

(四)附圖說(shuō)明

圖1為實(shí)施例1中環(huán)氧樹(shù)脂EP-1、EP-2、EP-3、EP-4、EP-5的紅外光譜圖；

圖2為實(shí)施例1中環(huán)氧指數(shù)和環(huán)氧值的標(biāo)準(zhǔn)曲線。

(五)具體實(shí)施方式

下面通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體說(shuō)明，但本發(fā)明的內(nèi)容并不受以下實(shí)施例的任何制約。

儀器與材料

傅里葉紅外光譜儀(生產(chǎn)廠方：Thermo electron，型號(hào)Nicolet 5700)、光譜級(jí)溴化鉀鹽片、浴霸烘烤燈、環(huán)氧當(dāng)量已知的不同環(huán)氧樹(shù)脂。

實(shí)施例1

(1)準(zhǔn)備環(huán)氧當(dāng)量已知的雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂5個(gè)，記為：EP-1(488)、EP-2(295)、EP-3(279)、EP-4(242)、EP-5(173)。

(2)打開(kāi)傅里葉紅外光譜儀，利用溴化鉀涂膜的方法分別測(cè)試以上5個(gè)雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂的紅外光譜圖，見(jiàn)圖1。圖1中，環(huán)氧基的特征峰是915cm^-1左右(記作Q₉₁₅)，苯基的特征峰是1610cm^-1和1580cm^-1左右(記作Q₁₆₁₀、Q₁₅₈₀)。

(3)在圖1中，利用紅外儀器自帶的OMNIC軟件(8.0版本)，選擇積分面積法一一計(jì)算環(huán)氧基和苯基的吸光光度值。將記錄下的環(huán)氧基的吸光光度值除以苯基的吸光光度值，得到環(huán)氧指數(shù)數(shù)值。具體數(shù)值見(jiàn)下表1：

表1雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂的環(huán)氧值和環(huán)氧指數(shù)數(shù)據(jù)

(4)以表1中的環(huán)氧指數(shù)數(shù)值為X，環(huán)氧值數(shù)值為Y，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，如圖2所示，對(duì)此標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行一次正比例函數(shù)擬合可得到擬合方程：Y＝1.306X+0.016。

(5)購(gòu)自昆山國(guó)都的一種未知環(huán)氧當(dāng)量的雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂，作為測(cè)試樣品，只需利用傅里葉紅外光譜儀測(cè)試得到紅外光譜圖，利用軟件計(jì)算出環(huán)氧基和苯基的吸光光度值分別為3.505、10.908，從而計(jì)算出環(huán)氧指數(shù)為3.505/10.908＝0.321，帶入上面的擬合方程，算出環(huán)氧值為0.4356，進(jìn)而計(jì)算得到環(huán)氧當(dāng)量為100/0.4356＝229.56。

(6)該樣品利用現(xiàn)最常見(jiàn)的化學(xué)滴定方法(GB/T 4612-2008)測(cè)試，測(cè)試值為230.41。

(7)從以上兩種方法的測(cè)試結(jié)果可以看出：兩種方法的測(cè)試結(jié)果相差很接近。相比來(lái)看，紅外光譜的方法制樣簡(jiǎn)單、操作快捷、過(guò)程環(huán)保、穩(wěn)定性好。