涂料工业常用有机溶剂的溶解度参数及氢键值
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依靠溶解度参数相同或相近的原则,并不能准确预测高聚物在某溶剂内是否溶解。这是因为没有考虑到氢键力的作用,在下表列出的溶解度参数仅适用于外极性混合体系,而对于强极性分子体系,就会产生误差。
美国涂料化学家Burrell 认为对第一液体有两个因素与液体溶解能力有关。 第一个因素是液体的氢键力。根据氢键力的强弱,Burrell 将溶剂定量地分成3组:
1. 第一组:弱氢键(烃类,酯类,氯化烃类,硝基化烷烃);
2. 第三组:中氢键(酮类,酯类,醚类和醇醚类);
3. 第三组:强氢键类(醇类与水)
第二因素是溶解度参数,溶剂的溶解度参数可按溶剂氢键力大小分成3个等级。
1. 强氢键溶解度参数δs
2. 中氢键溶解度参数δm
3. 弱氢键溶解度参数δp
判断是否溶解时,首先确认树脂和溶剂的氢键力大小的等级,然后依据树脂和溶剂在相同氢键等级,由溶解度参数大小是否相同或相近的原则,来判断树脂是否溶解。
Lieberman 设想以氢键程度的表征平均值(相对值)来定量氢键力,设定,弱氢键力平均值为0.3。中氢键力平均值为1.0,强氢键力平均值为1.7。且混合溶剂的氢键力的表征平均值,可以用下式计算
混合溶剂的氢键力的表征平均值=φ1A+φ2B+…… 其中φ1,φ2——为溶剂A 、B 在混合溶剂中的体积分数。 A ,B ——溶剂A ,B 的氢键力表征平均值。
如E-20的环氧树脂为中等氢健溶解度参数,δm 为8~13,因此可以溶解在中等氢键溶解度参数。即第二组和其相近的溶解度参数相近溶剂内,如醋酸正丁酯,丙酮,乙二醇单丁醚。也可以将70%(体积计算)的二甲苯和30%正丁醇配成混合溶剂。混合溶剂的氢键力的表征平均值=0.7*0.3+0.3*1.7=0.8,而混合溶剂的溶解度参数=0.7*8.8+0.3*11.4=10.5,所以E-20环氧树脂可以溶解在此溶剂中。
常用溶剂的极性顺序:
水(最大) > 甲酰胺> 乙腈> 甲醇> 乙醇> 丙醇> 丙酮> 二氧六环> 四氢呋喃> 甲乙酮> 正丁醇> 乙酸乙酯> 乙醚> 异丙醚> 二氯甲烷>氯仿>溴乙烷>苯>四氯化碳>二硫化碳>环己烷>己烷>煤油(最小)
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