浅谈胺类环氧固化剂的用量计算

sang860711 · 发表于 2014-7-29 15:28:17

对于环氧固化剂的用量计算，对于刚开始上手环氧漆的新人来说，如果没人前辈的指导经常会造成困扰，本人也是刚开始熟悉环氧漆，在这里总结一下环氧固化剂用量的计算方法。

环氧固化剂用量的计算遵循一个最基本的原则就是环氧基团的mol数等于氨基上面的活泼H的摩尔数。
即：n（环氧基）=n（-H）

这个公式看上去很简单，但是由于目前市面上流行着多个环氧树脂和环氧固化剂指标，比如：环氧值，环氧当量和胺值，胺当量，活泼氢当量。我们先把这个概念的定义搞清楚。

对于环氧树脂来说：

环氧值定义为：100g环氧树脂中所含环氧基团的摩尔数（物质的量），单位为mol/100g。

环氧当量定义为：含1 mol环氧基团(缩水甘油醚)的环氧树脂的质量(g)，单位为g/mol。

有这两个定义出发可以推出环氧值和环氧当量的关系：

环氧当量=100/环氧值

对于胺类环氧固化剂来说：

几个指标之间的换算情况就比较复杂，如果是单胺的固化剂指标之间的换算还是很简单的，我这里就不说了，问下度娘就知道了。但对于混胺的固化剂，由于氨基存在仲伯叔三种形式，造成了计算的复杂性，网上也有大虾已经讨论和总结过，这里我谈下我的理解。

我们还是先来了解每个指标的定义：

所谓固化剂的胺值指：中和每1g样品所需的酸,以与其相当的氢氧化钾毫克数来表示单位为：(mgKOH/g)

所谓胺当量是指：胺的分子量除以其含有的活泼氢个数的商。

所谓活泼氢当量是指：胺分子中活泼氢的总摩尔数（也可以是活泼氢的个数）与胺的摩尔质量之比。

从胺当量和活泼氢当量的定义看出其实两者比较接近，但是目前对于活泼氢当量的表达不是很明确，生产厂家可能根据自己的习惯定义出不同的活泼氢当量。但对于大多数多元胺类固化剂来讲个人认为也可以简单的理解为：

胺当量=活泼氢当量。

下面引用网上一个帖子详细推导下混胺固化剂用量的计算
定义及换算关系：
（1）混胺的胺值
混胺的总胺值-1g混胺中所含伯氨基、仲氨基和叔氨基的物质的量的总和，单位为mol/g。相当于中和1g混胺所需标准酸的物质的量，单位为mol/g。(为了方便计算，不推荐采用通常用的胺值单位(KOH)mg/g)。
混胺的伯胺值Va(-NH2)-1g混胺中所含伯氨基的物质的量，单位为mol/g。

  混胺固化剂用量的计算
按等物质的量的原则计算
1g混胺中伯氨基耗用环氧树脂的量



由于而且上式中胺值并没有用常用的KOH的毫克数来表示，使得方程式看上去简单，通常的情况我们还需要用以下公式：

1g固化剂伯胺基的mol数=伯胺值（KOH毫克数表示）*10-3/（2*56.1）=伯胺值（羧酸的mol数表示）/2
1g固化剂仲胺基的mol数=仲胺值（KOH毫克数表示）*10-3/56.1=仲胺值（羧酸的mol数表示）

代入公式：
2*伯胺值（KOH毫克数表示）*10-3/（2*56.1）+仲胺值（KOH毫克数表示）*10-3/56.1
=2*伯胺值（羧酸的mol数表示）/2+仲胺值（羧酸的mol数表示）

而对于大多数混胺的固化剂，固化剂生产商只给出一个总胺值数据，

从公式中可以看出只有当：

总胺值（KOH毫克数表示）=伯胺值（KOH毫克数表示）+仲胺值（KOH毫克数表示），
或总胺值（羧酸的mol数表示）=伯胺值（羧酸的mol数表示）+仲胺值（羧酸的mol数表示）

代入公式每100g环氧树脂所需要的固化剂的量：

W=环氧值/(总胺值（KOH毫克数表示）*10-3/56.1)
=环氧值/(总胺值（羧酸的mol数表示）*10-3)

这样计算方法，我们才能通过换算计算出理论上的固化剂用量，但是到底生产商采用什么样的计算方法进行计算我们就不得而知了，所以单靠常用的总胺值计算固化剂用量不一定准确。

最后总结一下目前最通用的计算方法：
环氧固化剂的用量（每100g）=[环氧值]*[活泼氢当量]
                                             = [环氧值]*[胺当量]
                                             =100*[活泼氢当量]/[环氧当量]
                                             = 100*[胺当量]/[环氧当量]
                                             =环氧值/(总胺值（KOH毫克数表示）*10-3/56.1)
                                             =100/(环氧当量*总胺值（KOH毫克数表示）*10-3/56.1)
                                             =环氧值/(总胺值（羧酸的mol数表示）*10-3)
                                             =100/(环氧当量*总胺值（羧酸的mol数表示*10-3）

本人水平有限，哪里不对的地方请大侠们指出。