Растворимость и термодинамические свойства смол S-LEC B и S-LEC K

S-LEC B и S-LEC K Это типы полимеров, которые хорошо подходят для использования в покрытиях, клеях и электронике. Благодаря строению своих молекул они способны выполнять множество различных и сложных задач. В частности, их растворимость и термостойкость тщательно контролируются.

1. Характеристики растворимости: структурная основа выбора растворителя

Смолы S-LEC B/K хорошо растворяются в спиртах, сложных эфирах, кетонах и ароматических соединениях, особенно хорошо в спиртах. Различия в растворимости между марками отражают различия в их химическом составе.

1.1 Механизм влияния структуры на растворимость

Растворимость в первую очередь ограничивается противоречивым соотношением между содержанием гидроксильных групп и содержанием ацеталей в молекулярной цепи смолы.

• Содержание гидроксилов: Гидроксильные группы обладают полярностью; смолы с большим содержанием гидроксильных групп обладают повышенной гидрофильностью и полярностью. Благодаря этому смола лучше растворяется в полярных растворителях, таких как спирты, и становится более реакционноспособной с термореактивными смолами. Однако слишком большое содержание гидроксильных групп может сделать смолу менее гибкой и более уязвимой к воздействию воды.
• Содержание ацеталя: Ацетальные звенья представляют собой неполярные группы. Чем выше содержание ацеталя, тем более выражены неполярные свойства смолы. Это повышает её растворимость в неполярных растворителях и улучшает её гибкость, водостойкость и совместимость с другими неполярными смолами.

1.2 Различия в растворимости между моделями

Анализ таблицы растворимости выявляет различные предпочтения растворителей для разных моделей:

• S-LEC B с низкой молекулярной массой, высоким содержанием гидроксильных групп (например, S-LEC B BL-1): Эти марки имеют высокое содержание гидроксильных групп (например, BL-1H имеет содержание гидроксильных групп приблизительно 30 мол.%), поэтому демонстрируют полную растворимость в большинстве спиртовых растворителей (например, метаноле, этаноле, изопропаноле) и сильно полярных растворителях (например, N,N-диметилформамиде).
• S-LEC K высокие марки Tg (например, S-LEC K KS-1): Смолы S-LEC K разработаны для обеспечения высокой термостабильности, а их молекулярная структура может быть более плотно упакована. Некоторые марки KS, хотя и остаются полярными благодаря содержанию гидроксильных групп (около 25 мол.%), либо набухают, либо частично растворяются в спиртах, таких как метанол и этанол. Это позволяет предположить, что ацетальная структура влияет на смачивание молекул этими полярными растворителями. Такое поведение отражает особые свойства их химического состава.

1.3 Преимущества смешанных растворителей

Одной из особенностей S-LEC B/K является то, что он допускает более широкий диапазон растворителей, устойчивых к воде. Более того, использование смешанных растворителей, как правило, даёт лучшие результаты растворения, поскольку:

• Уменьшенная вязкость: Смешанные растворители помогают снизить общую вязкость раствора, облегчая его нанесение.
• Стабильность при хранении: Смешанные растворители помогают поддерживать стабильную вязкость раствора, что полезно для длительного хранения.
• Оптимизированная растворимость: Полярный/неполярный баланс смешанных растворителей обеспечивает более эффективное смачивание трех структурных единиц смолы.

2. Термодинамические свойства: доминирующая роль Tg и температуры размягчения

Термические свойства, такие как температура стеклования (Tg) и температура размягчения, играют ключевую роль в том, насколько хорошо смола сохраняет свои свойства и может быть подвергнута формованию при высоких температурах. Серия S-LEC B/K представлена ​​в широком диапазоне значений Tg от 59°C до 110°C. Это позволяет использовать их там, где требуется гибкость при низких температурах или термостойкость при повышении температуры.

2.1 Структурные различия в температуре стеклования (Tg)

• S-LEC K (тип с высокой Tg): Смола S-LEC K использует более короткие боковые цепи ацетальдегида (R:CH3), что обеспечивает более плотную упаковку молекулярных цепей и достижение самого высокого значения Tg в серии. Например, как KS-3, так и KS-5 могут достигать Tg 110 °C, что делает их идеальными материалами для применений, требующих высокой термостойкости, например, для соединения электронных компонентов.
• S-LEC B (универсального назначения и гибкого типа): S-LEC B использует более длинные боковые цепи масляного альдегида (R: -CH2CH2CH3), увеличивая расстояние между молекулярными цепями и свободный объём, что приводит к относительно низкой температуре стеклования (Tg). Например, Tg BL-10 составляет всего 59 °C. Эта более низкая Tg наделяет S-LEC B превосходной прочностью и гибкостью, демонстрируя исключительную ударопрочность при низких температурах.

2.2 Синергетический эффект Tg и молекулярной массы

На графике Tg (рис. 9) Tg одного и того же типа ацеталя (например, S-LEC B) обычно демонстрирует небольшой рост с увеличением молекулярной массы. Например, диапазон Tg для марок со средней молекулярной массой (например, BM-1) и высокой молекулярной массой (например, BH-3) составляет примерно от 60 до 70 °C. Более высокая молекулярная масса способствует повышению термодинамической стабильности полимера.

2.3 Температура размягчения

Температура размягчения является важным показателем для измерения свойств смол при нагревании. Диаграмма температур размягчения (рис. 10) показывает, что марки S-LEC B/K имеют широкий диапазон температур размягчения – от примерно 100 °C до более чем 200 °C. В соответствии с тенденцией изменения температуры стеклования (Tg), марки S-LEC K с высокой температурой стеклования, такие как KS-5, могут достигать температур размягчения выше 200 °C, что обеспечивает этой смоле значительное преимущество при использовании в термоплавких клеях и высокотемпературной обработке.

3. Поведение термического разложения: выводы анализа ТГ

Термогравиметрический анализ (ТГ) используется для изучения потери массы смол при нагревании, выявляя особенности их термического разложения. Результаты ТГ-анализа марок S-LEC B (например, BM-S и BM-2) показывают различия в разных атмосферах:

• Инертная атмосфера (N2): В условиях азота смола демонстрирует относительно простой и быстрый процесс потери массы. Разложение обычно начинается около 350 °C и завершается при температуре около 450 °C.
• Окислительная атмосфера (воздух): На воздухе процесс разложения обычно представляет собой многоступенчатую кривую потери массы. Первая стадия разложения происходит при температуре от 300 до 400 °C, за ней следует вторая стадия окислительного разложения при температуре примерно от 450 до 550 °C, которая в конечном итоге может привести к полному сгоранию.

Растворимость и термодинамические свойства смол S-LEC B и S-LEC K обуславливают их универсальность применения. Благодаря точному контролю боковых цепей (масляного и ацетальдегидного) ацетальных фрагментов, а также соотношения гидроксильных групп к молекулярной массе, эта серия смол достигает следующих целей:

• Растворимость: Смеси растворителей обеспечивают баланс полярных (гидроксильных) и неполярных (ацетальных) свойств, подходящих для различных типов покрытий. Смешивание растворителей позволяет достичь необходимой вязкости.
• Термодинамические свойства: Гибкое переключение между высокой Tg S-LEC K (до 110 °C) и низкой Tg S-LEC B (до 59 °C) обеспечивает широкий спектр применения: от гибкости при низких температурах до стойкости к высоким температурам.

Веб-сайт: www.elephchem.com

Вотсап: (+)86 13851435272

Электронная почта: admin@elephchem.com