3.溶度參數(shù)有機(jī)物的溶解度參數(shù)（簡(jiǎn)稱溶度參數(shù)），可分為低分子有機(jī)化合物溶度參數(shù)和有機(jī)聚合物溶度參數(shù)。實(shí)際計(jì)算溶度參數(shù)（δ）可采用聚合物的結(jié)晶或交聯(lián)樣品最大溶脹測(cè)定法、溶解度光譜法、特性黏度最大值測(cè)定法和Small's計(jì)算法等，都會(huì)得到相接近的數(shù)值。

   （1）低分子有機(jī)化合物溶度參數(shù)這里介紹的低分子有機(jī)化合物多數(shù)作為環(huán)氧涂料的有機(jī)溶劑或作為對(duì)涂膜的滲透介質(zhì)。低分子有機(jī)化合物的溶度參數(shù)（δ）由范德華力產(chǎn)生的溶度參數(shù)（δ_d）、偶極力產(chǎn)生的溶度參數(shù)（δ_p）和氫鍵力產(chǎn)生的溶度參數(shù)（δ_H）組成，δ=。δ、δ_H和δ_p參數(shù)見(jiàn)表1-7，溶度參數(shù)的單位：J^0.5/cm^1.5（1J^0.5/cm^1.5=10³J^0.5/m^1.5）。

 

 

   （2）有機(jī)聚合物溶度參數(shù)有機(jī)聚合物溶度參數(shù)（δ）是有機(jī)聚合物的內(nèi)聚能密度平方根，計(jì)算式如下：

 

 

   式中   E——聚合物的內(nèi)聚能，J/mol；

          ΣE_i——聚合物重復(fù)單位中，i種基團(tuán)對(duì)內(nèi)聚能單獨(dú)貢獻(xiàn)的加和，J/mol；

          V_m——聚合物結(jié)構(gòu)重復(fù)單位的摩爾體積，cm³/mol；

          V_i——聚合物結(jié)構(gòu)重復(fù)單位中，i種基團(tuán)對(duì)摩爾體積單獨(dú)貢獻(xiàn)的加和，Vm=ΣVi·cm3/mol；

          ΣG_i——聚合物結(jié)構(gòu)重復(fù)單位中，&種基團(tuán)對(duì)摩爾相互吸引常數(shù)單獨(dú)貢獻(xiàn)加和，J^0.5·cm^1.5；有時(shí)采用F或（E·Vm）^1/2表示摩爾相互吸引常數(shù)；

          d_p———有機(jī)聚合物的密度，g/cm³；

          M_R———聚合物結(jié)構(gòu)中重復(fù)單位的相對(duì)分子質(zhì)量，g。

   有機(jī)聚合物基團(tuán)的摩爾體積見(jiàn)表1-8；Small's摩爾相互吸引常數(shù)見(jiàn)表1-9。

 

 

   對(duì)于低分子有機(jī)聚合物，可將分子結(jié)構(gòu)式示作重復(fù)單位。將液態(tài)雙酚F型環(huán)氧樹(shù)脂結(jié)構(gòu)重復(fù)單位假設(shè)為：

 

 

   查知，液態(tài)雙酚F型環(huán)氧樹(shù)脂的d_p=1.189g/cm³、相對(duì)分子質(zhì)量為312g。

 

 

   當(dāng)有機(jī)聚合物分子中含有羥基、羧基、硝基和氨基等強(qiáng)極性基團(tuán)時(shí)，一定注意強(qiáng)極性作用和氫鍵對(duì)溶度參數(shù)的影響。此時(shí)，有機(jī)聚合物的溶度參數(shù)（δ）計(jì)算式可采用與低分子有機(jī)化合物相同的表達(dá)方式。在范德華力、偶極力和氫鍵力無(wú)法分離的情況下，采用G_i、d_p和M_R的關(guān)系式計(jì)算有機(jī)聚合物的δ值比較適宜。

   有機(jī)聚合物的δ表征聚合物鏈段間相互作用（或極性）強(qiáng)度。除用于研究環(huán)氧樹(shù)脂涂膜防介質(zhì)滲透性和耐燒蝕性外，也可用于探討溶度參數(shù)與表面張力（或表面黏附）的關(guān)系。有機(jī)聚合物液體的表面張力（γ）與有機(jī)聚合物的δ、V_m、d_p及M_R有如下定量關(guān)系：

 

 

   涂料中常用樹(shù)脂的溶度參數(shù)，可分為強(qiáng)氫鍵結(jié)合溶度參數(shù)（δ_s），中氫鍵結(jié)合溶度參數(shù)（δ_m）和弱氫鍵結(jié)合溶度參數(shù)（δ_L）列于表1-10，請(qǐng)計(jì)算時(shí)選用。

 

 

   4.相對(duì)溶度參數(shù)

 

 

   式中   δ_R———相對(duì)溶度參數(shù)；

          δ_HP———滲透介質(zhì)氫鍵力溶度參數(shù)（δ_H）和偶極力溶度參數(shù)（δ_P）的平均值（δ_H+δ_P）/2，J^0.5/cm^1.5；

        ———以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)量構(gòu)成環(huán)氧涂膜各組分的溶度參數(shù)加和，J^0.5/cm^1.5。

δ_R表征與δ_HP相互作用程度。當(dāng)δ_R=1（=δ_HP）時(shí)，環(huán)氧涂膜與滲透介質(zhì)間的相互作用達(dá)到最大值，滲透介質(zhì)會(huì)完全破壞環(huán)氧涂膜；當(dāng)δ_R＜1時(shí)，液體滲透介質(zhì)對(duì)環(huán)氧涂膜的滲透量（R_m）隨δ_R增加而增大；當(dāng)δ_R＞1時(shí)，液體滲透介質(zhì)對(duì)環(huán)氧涂膜的滲透量（R_m）隨δ_R增加而減小。

   將配方6的環(huán)氧涂膜浸泡在液體乙酸酯和脂肪酮中，計(jì)算δ_R＜1，則同系列液體滲透

介質(zhì)對(duì)環(huán)氧涂膜的滲透量（R_m）隨δ_R增加而增大，即δ_R值越大，環(huán)氧涂膜抵擋滲透介質(zhì)穿透能力越弱，R_m值越大；δ_R值越小，環(huán)氧涂膜抵擋滲透介質(zhì)穿透能力越強(qiáng)、R_m值越小。配方6涂膜的滲酮、酯試驗(yàn)結(jié)果如圖1-10和圖1-11所示。

 

 

   5.滲透指數(shù)環(huán)氧涂膜的防介質(zhì)滲透能力，可用滲透指數(shù)進(jìn)行評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)。滲透指數(shù)由環(huán)氧樹(shù)脂和固化劑結(jié)構(gòu)、涂膜的有效交聯(lián)密度、涂膜組分的溶度參數(shù)、滲透介質(zhì)的溶度參數(shù)和相對(duì)分子質(zhì)量決定，滲透指數(shù)計(jì)算式如下：

 

 

   滲透介質(zhì)對(duì)環(huán)氧涂膜的滲透能力由環(huán)氧涂膜的化學(xué)結(jié)構(gòu)、滲透介質(zhì)相對(duì)分子質(zhì)量及滲透介質(zhì)與環(huán)氧涂膜的形態(tài)結(jié)構(gòu)決定。PI值隨M_c增大（ρ值減小）而增加，隨M和B增大而減小。由圖1-12知，水和醇對(duì)配方6涂膜的滲透量（R_m）隨PI值增加而增大。

 

 

   用PI比較，評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)滲透介質(zhì)對(duì)環(huán)氧涂膜滲透能力（或環(huán)氧涂膜防介質(zhì)滲透能力），反映化學(xué)結(jié)構(gòu)和形態(tài)結(jié)構(gòu)對(duì)滲透性的影響。滲透介質(zhì)對(duì)環(huán)氧涂膜的滲透能力隨PI值增大而增強(qiáng)（滲透量增大）；選取低PI值時(shí)，環(huán)氧涂膜就呈現(xiàn)強(qiáng)的防介質(zhì)滲透能力。用PI值預(yù)測(cè)滲透能力，有相當(dāng)滿意的準(zhǔn)確性。

   6.滲透量的計(jì)算水和醇對(duì)環(huán)氧涂膜的滲透量可用下式計(jì)算：

 

 

   式中    R_c———理論計(jì)算滲水、醇量，%；

           A———滲透系數(shù)，表征化學(xué)結(jié)構(gòu)和形態(tài)結(jié)構(gòu)對(duì)滲透量貢獻(xiàn)的綜合效應(yīng)系數(shù)，同系列滲透介質(zhì)的A是恒定值。A_水=3.3×10^-5mol/g、A_醇=4.5×10^-5mol/g（適用于液體醇類）、A_水蒸氣=8.0×10^-4mol/g；

           T———試驗(yàn)溫度，K；

           T₀———273K；

           t———試驗(yàn)天數(shù)，α_水=0.3、α_水蒸氣=1.0、α_醇=0.8。

   用十幾種滲透介質(zhì)對(duì)環(huán)氧涂膜進(jìn)行滲透性試驗(yàn)，證明滲透量由滲透指數(shù)（PI）、滲透系數(shù)（A）、試驗(yàn)溫度（T）和試驗(yàn)時(shí)間（t）決定。當(dāng)滲透介質(zhì)對(duì)環(huán)氧涂膜的交聯(lián)固化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)無(wú)破壞作用時(shí)，在達(dá)到滲透平衡前，理論計(jì)算滲透量（R_c）與試驗(yàn)測(cè)定滲透量（R_m）基本一致。

水和醇對(duì)環(huán)氧涂膜（配方6）的滲透量結(jié)果見(jiàn)表1-11。

 

 

   由表1-11知，在達(dá)到滲透平衡前，R_c與R_m相對(duì)偏差的絕對(duì)值小于或等于10%，即R_c與R_m相吻合。在達(dá)到滲透平衡后，R_m不隨時(shí)間增長(zhǎng)而增大，即R_c與R_m相對(duì)偏差大于+10%。所以理論計(jì)算滲透量公式，適用于滲透介質(zhì)對(duì)環(huán)氧涂膜的交聯(lián)固化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)無(wú)破壞作用，且達(dá)到滲透平衡前的兩個(gè)制約條件。且R_c計(jì)算式應(yīng)同時(shí)滿足涂膜結(jié)構(gòu)無(wú)破壞和達(dá)到滲透平衡前兩個(gè)制約條件，才會(huì)保證R_c與R_m的基本一致性。

   在單位時(shí)間內(nèi)，水蒸氣對(duì)游離環(huán)氧涂膜的透過(guò)量，見(jiàn)表1-12。結(jié)果證明，R_c與R_m有相當(dāng)好的一致性。

 

 

   在不同試驗(yàn)溫度下，用蒸餾水對(duì)環(huán)氧涂膜（配方6）進(jìn)行滲透時(shí)，滲水量隨試驗(yàn)溫度升高而增大，并且在達(dá)到滲透平衡前，同一溫度下的R_c與R_m基本一致。

   總之，研究了ρ（或M_c）、δ_R、PI和R_c對(duì)環(huán)氧涂膜滲透性的影響規(guī)律，用這些參數(shù)可快速準(zhǔn)確地比較、評(píng)價(jià)、預(yù)測(cè)滲透介質(zhì)對(duì)環(huán)氧涂膜的滲透能力，明顯減少試驗(yàn)次數(shù)，提高科研工作效率。PI和R_c表達(dá)了結(jié)構(gòu)（化學(xué)結(jié)構(gòu)和形態(tài)結(jié)構(gòu)）與滲透性間的定量關(guān)系，可作為環(huán)氧涂料配方設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)依據(jù)。