环氧树脂硬度标准和测量简述

来源:百家号 作者:攒一袋子星星 时间:2024-10-17

环氧树脂的硬度在实际应用中起着至关重要的作用。首先,硬度直接影响着材料的耐磨性。高硬度的环氧树脂能够更好地抵抗磨损,延长使用寿命。例如,在环氧树脂地坪漆的应用中,较高的硬度可以减少地面因人员走动、车辆行驶等带来的磨损,保持地面的平整和美观。

硬度还与耐压性密切相关。硬度较高的环氧树脂能够承受更大的压力,这在一些需要耐压的领域如电子封装、机械制造等方面表现得尤为明显。据了解,环氧树脂的耐压强度在 50MPa 以上,能够满足许多工业领域的需求。

此外,硬度也会影响环氧树脂的耐腐蚀性。一般来说,硬度较高的环氧树脂表面更加致密,能够更好地抵抗酸碱等化学物质的侵蚀。例如,在化工行业中,使用高硬度的环氧树脂涂料可以保护设备和管道免受腐蚀。

在电子电气领域,环氧树脂的硬度也非常重要。高硬度的环氧树脂可以为电子元器件提供更好的保护,防止其受到外力的冲击和损坏。同时,良好的硬度还可以确保电子电路的稳定性和可靠性。

总之,环氧树脂的硬度在实际应用中具有关键作用,它不仅影响着材料的耐磨性、耐压性和耐腐蚀性,还关系到电子电气等领域的性能和可靠性。

二、硬度测量标准

(一)国际标准分类

国际标准分类中,环氧树脂硬度涉及到塑料、航空航天制造用材料、管道部件和管道、化工产品、分析化学、有机化学等多个领域。例如,德国标准化学会的标准 DIN EN 2262:1995 规定了航空航天系列中高撕裂强度的硅树脂橡胶(VMQ/PVMQ)硬度为 50 国际橡胶硬度标度。英国标准学会的标准 BS EN 2259:1995、BS EN 2260:1995 和 BS EN 2261:1995 分别规定了硅树脂橡胶(VMQ)的硬度为 50、60 和 70 IRHD(国际橡胶硬度标度)。美国机动车工程师协会也有众多关于环氧树脂硬度的标准,如 SAE AMS3750 - 1959 规定灌封胶环氧树脂软硬度为 75 - 85,SAE AMS3750A - 1982 也有类似规定。

(二)中国标准分类

在中国标准分类中,环氧树脂硬度涉及到航空与航天用非金属材料、合成橡胶基础标准与通用方法、合成橡胶、合成树脂、塑料基础标准与通用方法等。例如,CNS 13065 - 1992 是环氧树脂及硬化剂粘度测定法,虽然主要是针对粘度的测定,但也在一定程度上与硬度相关。同时,我国在航空航天、化工等领域也在积极借鉴国际标准,制定适合国内产业发展的环氧树脂硬度标准,以确保环氧树脂材料在各个领域的应用质量和性能。

三、硬度测量方法

(一)物理性能检测中的硬度测试

邵氏硬度测试:

邵氏硬度测试通过测量一个特定形状的压头在一定力作用下压入环氧树脂表面的深度来确定硬度。这种方法简单快速,适用于现场测试。例如,在一些小型电子产品的生产线上,可以使用邵氏硬度计快速检测环氧树脂封装材料的硬度,确保产品质量。邵氏硬度计通常用于橡胶类材质上,对于软塑料和常规硬度橡胶的硬度测定效果较好。如软橡胶、合成橡胶、打印胶辊、热塑性弹性体、皮革等,在塑料业、橡胶业以及其他化工行业有着广泛的应用。特殊适合于现场对橡胶和塑料成品的硬度测量,90 度以下的用邵氏 A 硬度计测试,并得出数据,90 度及以上的用邵氏硬度计 D 测试并得出数据。通常手感弹性较大或者说偏软的制品,测试人员可以直接判别用邵氏 A 硬度计测试,如文具类胶水瓶,TPU、TPR 塑料膜袋等制品。而手感基本没什么弹性或者说偏硬的就可以用邵氏 D 硬度计进行测试,如 PC、ABS、PP 等制品。

洛氏硬度测试:

洛氏硬度测试更精确,通过测量压头在一定压力下的压入深度来确定硬度,适用于需要高精度测量的场合。洛氏硬度约是布氏硬度的十倍,两者通常用于金属材质上。因测试方法不同邵氏硬度与洛氏硬度、布氏硬度没有换算方式,但用洛氏硬度计测过硬橡胶,当时数据是:邵氏硬度 90,洛氏硬度 27。

(二)固化度与硬度检测分析

环氧树脂胶固化度与硬度检测分析的方法如下:首先,将固化前的胶注入实验容器内,制作标准大小的样品;接着,固化前的样品用傅立叶红外光谱仪进行环氧基对酯基的相对浓度测试;然后,将样品放入 65℃或定值温度的烘箱内进行固化,分别在不同时间段制作样品;固化完的样品用傅里叶红外光谱仪进行固化度测定,根据环氧基对酯基的相对浓度的变化来测定胶的固化程度;再用邵氏 D 硬度仪对不同固化度的样品进行硬度测定,每个样品测定三次,再求平均值;最后,进行数据处理,对比样品的固化度与硬度相关性分析标准参考值,确定检测环氧树脂胶完全固化的硬度标准值。本方法根据环氧树脂胶固化度和硬度线性关系间接评价,检测便捷。

(三)环氧树脂主要检测项目中的硬度测量

制作固化块用邵氏 D 型橡胶硬度计测量的具体步骤为:把试料按其固化条件做成 50×50×5mm 的固化块,确保固化物表面平整,然后用邵氏 D 型的橡胶硬度计垂直压下,硬度计指针所在位置的数据就是被测物体的硬度。在测量过程中,要注意确保固化块表面平整,以保证测量结果的准确性。同时,为了提高测量的可靠性,可以对同一个固化块进行多次测量,然后取平均值作为最终的硬度值。

四、总结与展望

环氧树脂硬度的测量标准和方法在各个领域都具有至关重要的意义。准确的硬度测量能够确保环氧树脂材料在不同应用场景下的性能和质量。无论是在航空航天、电子电气、化工等高端领域,还是在日常的建筑、涂料等领域,合适的硬度标准和精确的测量方法都是保证产品可靠性和安全性的关键。

从目前的发展趋势来看,环氧树脂硬度测量将朝着更加精准、高效和智能化的方向发展。一方面,随着科技的不断进步,新的测量技术和设备将不断涌现,如更加先进的硬度计、自动化的测量系统等,这些将大大提高测量的精度和效率。例如,智能化的硬度计可以实现自动测量、数据记录和分析,减少人为误差,提高工作效率。

另一方面,随着环氧树脂材料在更多新兴领域的应用,对硬度测量的要求也将不断提高。例如,在 3D 打印、纳米技术等领域,需要更加精细的硬度测量方法来满足特殊的材料性能要求。同时,环保型环氧树脂的发展也将促使硬度测量方法更加注重环保和可持续性。

此外,标准化工作将继续加强。国际和国内的标准组织将不断完善环氧树脂硬度的测量标准,以适应不同行业和应用领域的需求。这将有助于提高环氧树脂材料的质量稳定性和互操作性,促进全球贸易和技术交流。

总之,环氧树脂硬度测量标准和方法的不断发展和完善,将为环氧树脂材料的广泛应用和创新发展提供有力的支持。未来,我们可以期待更加先进、可靠的硬度测量技术和标准,为各个领域的发展带来更多的机遇和挑战。

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