X-52环氧树脂活性稀释剂及其应用
X-52环氧树脂活性稀释剂及其应用
吴琼 邱鹤年
采用活性稀释剂可以调节环氧树脂的粘度，提高浸渍、滴浸、粘合剂和层压配方的润湿性，并且可以增加填料的填充体积。本文对新型环氧树脂活性稀释剂——X-52型甲酚缩水甘油醚进行稀释能力试验；就其应用于E-51环氧树脂——308不饱和聚酯树脂体系无溶剂滴浸漆，与501型环氧丙烷丁基醚对固化物的机械、物理性能和电性能作试验比较，并从挥发性、毒性和经济效益方面予以对比。认为：在环氧树脂应用中，X-52是值得推广的新型活性稀释剂。
E型环氧树脂的粘度常在6000-40000厘泊范围内。当应用于环氧无溶剂漆浸渍、滴浸电机绕组时，为了获得可施工的工艺粘度，制得浸透完善的具有优异性能的漆种，往往需要加入一定量的稀释剂。当用于环氧浇注、注射成型、层压制品工艺时，为了达到较好的渗透力，以添加足量的填料，也需要加入适量的稀释剂。因此，活性稀释剂常是环氧树脂配方中不可缺少的一个组成部分。
作为环氧树脂活性稀释剂，通常有三类：（1）单环氧化合物；（2）低粘度环氧化合物；（3）含环氧基并带有其它反应基团的活性稀释剂。目前采用环氧丙烷丁基醚、环氧丙烷异辛醚等单环氧化工合物比较常见，因为它们的粘度低，稀释能力强，可十分有效地降低树脂的粘度。
但是，由于环氧丙烷沸点低，常常在固化周期中不能得到预期满意的结果。在实际应用中，尚嫌挥发量略大，有的在固化时，产生气泡，体积收缩大，导致开裂；又毒性略强，对皮肤有剌激作用；而且价格尚高，经济效益欠佳。
天津合成材料工业研究所的X-52环氧树脂活性稀释剂，是一种新结构的活性稀释剂[2]。其学名为甲酚缩水甘油醚，相当于美国塞拉尼斯（Celanese）公司Epi-ROZ5011，芳香单缩水甘油醚。它粘度低，能有效益降低树脂的粘度，与501活性稀释剂（环氧丙烷丁基醚）相比，具有挥发量低，毒性小，几乎无气味，价格低等优点。它的色度高是一弱点，但一般并不影响用。X-52活性稀释剂的主要技术指标见表1。
表1 X-52活性稀释剂的主要技术指标
| 项目 | 技术指标 | 检验方法 |
| 外观 | 浅褐色半透明液体 | 目测 |
| 环氧值 | 0.51-0.54当量/100克 | 盐酸-丙酮法 |
| 粘度(25℃) | 6-7厘泊 | 旋转式粘度计 |
| 比重d425 | 1.0820 | 比重计 |
| 沸点(℃) | (210-220) | (估计值) |
| 色度(加氏) | (10) | (按CelaneseCo) |
一、X –52环氧树脂活性稀释剂对环氧滴浸漆粘度的影响
E-51环氧树脂——308不饱和聚酯树脂体系的无溶剂滴浸漆中，采用X-52活性稀释剂进行稀释，在漆温30℃情况下，其粘度影响见图一。（略）
可见当X-52活性稀释剂在滴浸漆中的含量由10%增加到15%时，即可使漆的粘度下降40%。稀释剂用量增加，粘度继续下降。
也展示了501活性稀释剂在滴浸漆中含量对粘度的影响。据文献介绍，用苯基缩水甘油醚、环氧化苯乙烯[1]、环氧丙烷苄基醚[3]、贾如酚基缩水甘油醚[4]作为稀释剂，均能有效降低环氧树脂的粘度。若加入相同百分含量进行比较，稀释效果的次序为：
环氧丙烷丁基醚（501）、环氧化苯乙烯 > 甲酚缩水甘油醚（X-52）、苯基缩水甘油醚 >贾如酚基缩水甘油醚、环氧丙烷苄基醚。
X-52活性稀释剂能有效地降低无溶剂滴浸漆的粘度。其稀释效果仅略低于环氧丙烷丁基醚和环氧化苯乙烯。
二、固化物的机械性能
一般来说，由于活性稀释剂的官能度低于环氧树脂的官能度。树脂中添入稀释剂后，它有抑制链生成的倾向，阻碍极限性能的改善，在宏观上会出现降低固化体系机械性能的趋向。用X-52活性稀释剂稀释的无溶剂滴浸漆固化体系的机械性能变化，并和501活性稀释剂进行比较的情况如下：
1、抗弯强度
X-52和501活性稀释剂百分含量对环氧无溶剂滴浸漆固化物的抗弯强度的变化曲线表明：随着稀释剂百分含量的增加，固化物的抗弯强度线性下降。X-52活性稀释剂比较01活性稀释剂有较高的抗弯强度。含量10%时，抗弯强度高45%，含量15%时，高6倍。
2、冲击强度
X-52和501活性稀释剂百分含量对环氧无溶剂滴浸漆固化物的冲击强度的变化曲线表明：由于稀释剂分子中的长链取代基除参与树脂的固化反应外，还能起良好的增柔作用，随着稀释剂百分含量的增加，固化物的冲击强度有所提高。X-52活性稀释剂与501活性稀释剂呈近似互相平行的变化曲线。X-52较501活性稀释剂稍低。
三、固化物的热性能
马丁耐热度是鉴别环氧树脂固化物在热态下负荷的主要特性之一。X-52和501活性稀释剂百分含量对环氧无溶剂滴浸漆固化物的马丁耐热的变化情况表明：活性稀释剂会降低马丁耐热度。活性稀释剂百分含量越高，马丁耐热度越低。当X-52活性稀释剂含量超过15%时，马丁耐热低于室温；而当用501活性稀释剂时其含量超过10%时，马丁耐热已低于室温，固化物呈弹性体。在相同的百分含量（例如10%）下，X-52比501活性稀释剂马丁耐热度高8℃。
四、固化物的硬度
硬度是环氧树脂固化物的物理性能之一。X-52和501活性稀释剂百分含量对环氧无溶剂滴浸漆固化物的硬度变化曲线表明：活性稀释剂会大大降低固化物的硬度，其百分含量越高，硬度越低。采用X-52活性稀释剂时，在百分含量10-20%内，硬度下降平坦，百分含量超过20%后，硬度急剧下降。而501活性稀释剂，在百分含量10-20%范围内，硬度急速下降，超过20%后，硬度下降变缓。除百分含量30%外，X-52皆比501活性稀释剂的硬度为高。百分含量15时，高7.5度（邵尔氏硬度）
五、固化物的电性能
与上述同样的理由，环氧树脂中添入活性稀释剂后，在宏观上会出现降低固化体系电性能的趋向。用X-52和501活性稀释剂后，电性能的变化如下：
1、体积电阻
X-52和501活性稀释剂百分含量对环氧无溶剂滴浸漆固化物的体积电阻的影响表明：活性稀释剂显著降低体积电阻，稀释剂百分含量越高，体积电阻越低。二种稀释剂有相当接近的数值变化。X-52较501活性稀释剂有略高的体积电阻值。但当其百分含量在10-20%的范围内，体积电阻均在6×1015Ω·Cm以上。
2、表面电阻
X-52和501活性稀释剂百分含量对环氧无溶剂滴浸漆固化物的表面电阻的影响表明：它们对表面电阻影响不明显。在所试验的百分含量（10-30%）范围内，表面电阻值1013-1015Ω之间变化。
表2 活性稀释剂对环氧滴浸漆固化物的表面电阻的影响
| 含量% | X-52活性稀释剂 | 501活性稀释剂 |
| 10 | 2.72×1014Ω | 4.96×1013Ω |
| 15 | 4.3×1013Ω | 1.02×1014Ω |
| 20 | 9.64×1013Ω | 2.42×1014Ω |
| 25 | 6.98×1013Ω | 1.14×1014Ω |
| 30 | 1.95×1015Ω | 3.64×1013Ω |
六、分析讨论
在讨论活性稀释剂对环氧树脂各种性能的影响时，值得指出的是：环氧树脂的极限结构不但受活性稀释剂百分含量的影响，而且也同时受固化程度的影响，即随固化时温度和时间的变化而变化。Milton观察到环氧树脂的电气强度根据固化温度和铸模材料的不同，在一个较宽的范围内变化。Cuthrell也曾指出环氧树脂中残余的未固化的组分对电性能有重要影响[5]。为了对X-52活性稀释剂和501活性稀释剂进行比较，试验时，采用了相同的固化工艺参数，并在相同的试验条件下测试。从试验数据不难看出：采用X-52型甲酚缩水甘油醚作为E-51环氧树脂——308不饱和聚酯树脂体系的活性稀释剂配成的环氧无溶剂滴浸漆较之501型环氧丙烷丁基醚作为活性稀释剂时，具有相对较高的抗弯强度、马丁耐热度、硬度和体积电阻，而冲击强度、表面电阻比较接近。
试验数据还表明：为了保持环氧树脂固化体系的机械、物理性能和电气性能，稀释剂的百分含量（重量比）最好是10%，一般不超过15%。此时，已能使环氧无溶剂滴浸漆的粘度显著降低，满足通常的工艺施工要求。
在此同时，还要注意到：X-52活性稀释剂沸点较高，比501活性稀释剂约高40-50℃（估算），挥发量小，工艺性好。X-52活性稀释剂毒性较501活性稀释剂小（大白鼠经口剂量LD50急性试验正在测定），剌激气味小，操作时改善了劳动条件。X-52活性稀释剂现价每公斤13元，较501活性稀释剂现售价低1元，经济效益明显。
X-52活性稀释剂色泽度较高，是一弱点。
以上试验只是初步的，对X-52活性稀释剂的性能测试及其应用还有待于继续进行相溶性、固化度和其他一些性能以及真机使用性能等试验工作。
七、结论
低毒、低挥发性的X-52型甲酚缩水甘油醚作为活性稀释剂，能有效地降低环氧树脂的粘度，在环氧无溶剂滴浸漆中应用时，其固化物具有良好的机械性能、物理性能和电性能。而且价格较低。在环氧树脂应用中是值得推广的一种新型活性稀释剂。
参考文献
[1] H.Lee, K.Neville, EPOXY RESINS, 焦书科等译，1965
[2] 杨 ，X-52活性稀释剂，天津科技消息，1083，No.5
[3] 化工部涂料工业研究所三室水舱漆组，环氧丙烷苄基醚，涂料工业，1990，NO.3
[4] 刘同保，俞晓薇，贾如酚基缩水甘油醚，涂料工业，1981，NO.3
[5] Journal of Applied Polymer Science,Vo126,NO.7,1981甲酚缩水甘油醚作为