环氧树脂的性能指标包括外观、环氧值与环氧当量、羟基值、氯含量、软化点、黏度、挥发物、热变形温度、平均相对分子质量及其分布等,这些指标将直接影响工艺性能和固化物的物理力学能。
(1)外观与色泽 随相对分子质量的变化而改变其外观状态,从低黏液体变为半固态直至固体,为便于固体环氧树脂溶解还做成薄片状。环氧树脂无论相对分子质量大小都是透明的,因制造工艺小间而呈无色或淡黄色。
(2)环氧当量与环氧值 环氧当量(EEW)表示每一个环氧堆团相当的环氧树脂的质量,或者说是含1mol环氧基的环氧树脂的质量(g),即
EEW=环氧树脂的相对分子质量/环氧基数目
环氧值表示100g环氧树脂中含有环氧基的物质的量(mol),即
环氧值=100/EEW=环氧基数目/环氧树脂相对分子质量
环氧值愈大,相对分子质量愈小,黏度愈低。美国、欧洲、日本等国常用环氧当量,而中国习惯用环氧值。环氧值(或环氧当是环氧树脂的重要质量指标,它决定着固化剂用量的多少和固化产物的性能。
环氧基质量分数(环氧基含量)是指每100g环氧树脂中含有环氧基的质量(g),单位为%,在俄罗斯和东欧各国惯用。环氧基的相对分子质量为43。
环氧基质量分数=环氧基相对分子质量×环氧值
环氧当量、环氧值和环氧基质量分数三者之间的关系为:
环氧当量=100/环氧值=43/环氧基质量分数
(3)羟值与羟基当量 羟值表示100g环氧树脂中所含羟基的摩尔数,羟基当量则表示含有1mol羟基的环氧树脂的质量。它们之间的关系为:羟值=100/羟基当量。羟值也是决定固化剂用量的一个指标。
(4)氯含量表示100g环氧树脂中含有氯的摩尔数,国外常用质量分数(%)表示。氯在环氧树脂中以无机氯和有机氯的形式存在,其中有机氯又分为可水解氯(活性氯、易皂解氯)和不可水解氯(非活性氯)。氯含量影响环氧树脂固化物的电气性能和耐水性,无机氯的影响更为显著。
(5)黏度 环氧树脂的黏度是与使用工艺有关的一项重要指标,黏度的大小随温度不同而改变。液态双酚A环氧树脂的黏度和固态双酚A环氧树脂的溶液黏度都随平均相对分子质量的增加而增大,且随相对分子质量分布的减小而降低。
(6)软化点 固体环氧树脂变软或发黏的温度称为软化点,一般随环氧树脂的相对分子质量的增加而升高。因环氧树脂是聚合度不同的低聚物,故没有明确的熔点,只有熔融的温度范围,因而称为软化点。
(7)挥发分 环氧树脂制造过程所用溶剂、水分的残留或少量小分子环氧化物的生成,都会使树脂有一定量的挥发分,对胶黏剂性能十分不利,能造成粘接制品起泡或气孔等弊端。挥发分常用质量百分数表示。
(8)平均相对分子质量及其分布 由于环氧树脂是不同聚合度的同系分子的混合物,故相对分子质量大小具有统计性,为平均值,且有分散性,存在分布问题。环氧树脂平均相对分子质量大小和分布的宽窄,都对其性能有很大的影响。例如相对分子质量低的环氧树脂能溶于脂肪族和芳香族溶剂,而相对分子质量高的环氧树脂只能溶于酮类和酯类等强溶剂。又如平均相对分子质量相同而相对分子质量分布较窄的环氧树脂,其软化点就高,反之亦然。对于未支化端基为环氧基的双酚A型环氧树脂,其平均相对分子质量约为环氧当量的2倍。