pengenalan
Resin fenol-formaldehid (PF).adalah sistem resin termoset yang digunakan dalam membentuk sebatian, lamina, komposit, dan sistem bahan industri lain. Oleh kerana pengambilan lembapan mungkin berkaitan dengan penilaian sifat dimensi, elektrik atau mekanikal dalam plastik, penyerapan air merupakan pertimbangan praktikal apabila menilai bahan berasaskan PF di bawah keadaan perkhidmatan atau ujian yang ditetapkan. Walau bagaimanapun, tiada nilai penyerapan air tunggal yang mencirikan semua bahan resin fenol-formaldehid. Jawapan yang bermakna memerlukan definisi yang jelas tentang keadaan bahan, rumusan, geometri spesimen, pelaziman, keadaan pendedahan dan kaedah ujian.
Jawapan Ringkas
Tiada nilai penyerapan air tunggal yang digunakan secara universal untuk semua bahan resin fenol-formaldehid. Keputusan penyerapan air yang dilaporkan harus mengenal pasti kaedah ujian, spesimen, penyaman udara, medium pendedahan, suhu dan tempoh. Untuk bahan berasaskan PF, keadaan bahan dan rumusan juga harus dikenal pasti supaya data daripada resin kemas, sebatian acuan, lamina atau komposit tidak dianggap sebagai boleh ditukar ganti. Sama pentingnya, penyerapan air dan kandungan air adalah konsep yang berbeza yang memerlukan kaedah ujian yang berbeza dan menjawab soalan yang berbeza.
Bahan Apakah Sebenarnya Sedang Diuji?
Untuk tafsiran penyerapan air, bahan berkaitan PF mungkin perlu dibezakan mengikut keadaan bahan dan formulasi. Objek ujian yang berkaitan boleh termasuk:
- Resin cecair atau larutan resin yang tidak diawet
- Damar pepejal, termasuk kepingan atau bentuk pepejal lain yang dibekalkan
- Damar serbuk
- Bahan separa sembuh
- Spesimen resin kemas yang telah sembuh sepenuhnya
- Sebatian pengacuan fenolik
- Laminate
- Formulasi yang diisi
- Komposit bertetulang gentian
- Komponen siap
Keadaan dan formulasi bahan ini bukan objek ujian yang boleh ditukar ganti. Nilai penyerapan air yang diperoleh daripada satu keadaan bahan tidak secara automatik meramalkan kelakuan yang lain. Keputusan yang diperoleh untuk satu keadaan bahan tidak boleh dianggap mewakili sebatian yang dirumus, komposit, lamina atau komponen siap tanpa asas perbandingan yang sesuai.
Penyerapan Air Tidak Sama Dengan Kandungan Air
Perbezaan ini adalah asas untuk mentafsir data resin PF dengan betul.
Penyerapan air merujuk kepada proses di mana bahan mengambil air dari persekitarannya di bawah keadaan pendedahan yang ditetapkan. Ia diukur pada spesimen pepejal menggunakan prosedur seperti ASTM D570 atau ISO 62.
Kandungan air merujuk kepada jumlah air yang sedia ada dalam bahan pada masa ujian. ISO 15512:2019 menentukan kaedah untuk menentukan kandungan air dalam plastik dalam bentuk serbuk, butiran, dan artikel siap, dan secara eksplisit menyatakan bahawa kaedah ini tidak menguji kinetik dan keseimbangan penyerapan air seperti yang diukur oleh ISO 62.
Untuk serbuk atau bentuk bahan lain yang berkenaan, kandungan air boleh ditentukan atau diukur sebagai parameter bahan yang berasingan. Ia tidak boleh digantikan dengan penyerapan air bagi spesimen yang diawet. Sebaliknya, hasil penyerapan air daripada spesimen yang diawet tidak menggambarkan kandungan air bahan mentah sebelum diproses.
Mengapa Nombor Penyerapan Air PF Universal Tidak Sesuai
Beberapa faktor mempengaruhi tingkah laku penyerapan air dan harus dikenal pasti jika berkaitan dengan tafsiran atau perbandingan:
- Bentuk bahan: resin yang diawet dengan kemas, sebatian acuan, lamina, dan komposit adalah objek ujian yang berbeza.
- Rumusan resin: resin kemas, sebatian terisi, lamina, dan komposit bertetulang adalah sistem bahan yang berbeza, jadi keputusan harus dikaitkan dengan formulasi yang diuji.
- Keadaan sembuh: keadaan sembuh harus dikenal pasti semasa melaporkan atau membandingkan spesimen kerana spesimen yang disediakan secara berbeza tidak boleh diandaikan mewakili objek ujian yang sama.
- Geometri spesimen: ketebalan dan luas permukaan terdedah mempengaruhi kadar dan tahap penyerapan yang ketara.
- Penyediaan spesimen: penyediaan, dimensi dan penyaman hendaklah dikenal pasti di mana ditentukan oleh kaedah ujian yang dipilih.
- Penghawa dingin dan pendedahan: suhu, sederhana (air cecair berbanding udara lembap), dan tempoh semuanya berkaitan.
- Kaedah ujian: ASTM D570 dan ISO 62 berbeza dalam spesifikasi spesimen, prosedur dan asas pelaporan.
Hasil penyerapan air lebih boleh ditafsirkan apabila maklumat bahan, spesimen, penyaman dan pendedahan yang berkaitan tersedia. Tanpa maklumat sedemikian, angka penyerapan air mempunyai nilai perbandingan yang terhad.
Novolac dan Resole: Pengelasan Tidak Menentukan Keputusan Ujian
Novolacs dan resoles adalah kelas yang berbeza di dalamnyaresin fenolik. Novolacs secara amnya ialah prapolimer fenolik termoplastik yang lazimnya digabungkan dengan sistem pengawetan seperti hexamethylenetetramine (HMTA) untuk membentuk termoset, manakala resoles ialah resin fenolik reaktif haba yang mampu pengawetan selanjutnya.
Walau bagaimanapun, pengelasan ini sahaja tidak menentukan penyerapan air bagi sebatian pengacuan yang diawet, lamina, komposit atau bahagian siap. Perbandingan langsung bahan berasaskan novolac dan berasaskan resole memerlukan spesimen yang disediakan, diawet dan diuji di bawah keadaan yang setara. Sekiranya tiada perbandingan terkawal sedemikian, tiada kedudukan umum boleh ditegaskan.
ASTM D570-22
ASTM D570-22 meliputi penentuan kadar relatif penyerapan air oleh plastik apabila direndam. Skopnya termasuk produk resin tuang, acuan panas dan acuan sejuk, plastik homogen dan berlamina dalam bentuk rod dan tiub, dan kepingan 0.13 mm atau lebih tebal dalam ketebalan.
Piawaian menyatakan bahawa masa untuk tepu sangat bergantung pada ketebalan spesimen, dan bahawa hubungan antara kandungan lembapan dan sifat seperti rintangan penebat elektrik, kehilangan dielektrik, kekuatan mekanikal dan dimensi bergantung pada jenis pendedahan, bentuk bahagian dan sifat bahan yang wujud. ASTM D570 ialah kaedah ujian dan bukannya spesifikasi produk khusus PF. Sama ada keputusan D570 diperlukan untuk bahan tertentu harus ditentukan oleh perolehan atau spesifikasi produk yang berkenaan.
ISO 62:2008
ISO 62:2008 menerangkan prosedur untuk menentukan penyerapan lembapan dalam arah ketebalan melalui plastik pepejal dan untuk menentukan jumlah air yang diserap oleh spesimen dimensi tertakrif yang direndam dalam air atau terdedah kepada udara lembap. Ia boleh digunakan untuk plastik pepejal tetapi secara eksplisit tidak termasuk plastik selular, butiran dan serbuk.
ISO 62 menyediakan prosedur terkawal untuk membandingkan penyerapan air bagi spesimen plastik pepejal yang ditentukan di bawah keadaan pendedahan yang ditentukan. ISO 62 mentakrifkan rangka kerja ujian penyerapan air plastik; kebolehgunaannya pada bahan PF tertentu hendaklah diwujudkan daripada bentuk bahan dan spesifikasi yang berkaitan.
ASTM D570 lwn. ISO 62
Kedua-dua ASTM D570 dan ISO 62 menangani penyerapan air bagi plastik pepejal, tetapi ia berbeza dalam skop, spesifikasi spesimen dan butiran prosedur. ASTM D570-22 menyatakan kesetaraan teknikal dengan ISO 62 apabila spesimen yang diterangkan dalam ASTM D570 Bahagian 6.2 digunakan. Pernyataan ini tidak seharusnya ditafsirkan sebagai kesetaraan automatik bagi setiap hasil yang dijana di bawah kedua-dua piawaian. Prosedur yang terpakai dan keperluan pelaporan bagi standard yang dipilih mesti dipatuhi.
Kandungan Air dalam Serbuk atau Bentuk Bahan Lain yang Berkenaan
Untuk bahan PF yang dibekalkan dalam bentuk yang dilindungi oleh kaedah kandungan air yang berkenaan, kandungan air adalah parameter yang berasingan daripada penyerapan air bagi spesimen pepejal yang diawet. ISO 15512:2019 meliputi plastik dalam bentuk serbuk, butiran dan artikel siap. Ia secara jelas membezakan ukuran tersebut daripada kinetik penyerapan air dan keseimbangan seperti yang diukur oleh ISO 62. Ia tidak boleh diandaikan untuk digunakan pada setiap sistem resin PF cecair.
Bagaimana Rumusan dan Keadaan Bahan Mempengaruhi Tafsiran
Data penyerapan air harus dikaitkan dengan bahan yang diuji lengkap. Spesimen resin kemas yang diawet, sebatian acuan yang diisi, lamina, dan komposit bertetulang adalah objek ujian yang berbeza. Nilai yang diukur untuk seseorang tidak boleh dipindahkan terus kepada yang lain tanpa bukti yang mewakili. Nilai yang diukur untuk resin mentah atau satu spesimen yang ditentukan tidak boleh dengan sendirinya dianggap sebagai nilai penyerapan air bagi bahan yang dirumus atau siap yang berbeza.
Cara Membandingkan Data Penyerapan Air
Perbandingan yang bermakna memerlukan keadaan ujian yang setara atau akaun yang jelas tentang perbezaan yang berkaitan. Berikut ialah rangka kerja perbandingan praktikal dan bukannya senarai semak pelaporan lengkap yang ditetapkan oleh ASTM D570 atau ISO 62. Sebelum membandingkan dua nilai penyerapan air, sahkan perkara berikut:
- Bahan atau penetapan gred yang tepat
- Keadaan bahan (resin kemas, sebatian, lamina, komposit)
- Jenis resin jika berkaitan
- Butiran formulasi (pengisi, tetulang, bahan tambahan)
- Keadaan penawar
- Kaedah dan edisi ujian (ASTM D570-22, ISO 62:2008, atau lain-lain)
- Dimensi spesimen
- Prosedur penyaman udara
- Medium pendedahan (air cecair atau udara lembap)
- Suhu
- Tempoh
- Sama ada nilai mewakili tempoh yang ditentukan atau hasil keseimbangan
- Asas pengiraan dan unit
- Kriteria penerimaan dan asas teknikalnya
Perbezaan dalam keadaan bahan, penyediaan spesimen, keadaan pendedahan, kaedah atau asas pelaporan harus diselesaikan sebelum nilai dianggap sebagai sebanding secara langsung.
TDS, CoA dan Laporan Ujian
Perbezaan berikut ialah pertimbangan dokumentasi praktikal dan bukannya definisi dokumen yang ditetapkan oleh ASTM D570, ISO 62 atau ISO 15512.
Helaian Data Teknikal (TDS) mungkin membentangkan maklumat tipikal, nominal atau julat spesifikasi untuk bahan. Sijil Analisis (CoA), jika dibekalkan, boleh melaporkan keputusan kumpulan atau lot khusus dan mungkin juga menyenaraikan had penerimaan yang berkaitan. Laporan ujian boleh mengenal pasti kaedah ujian, spesimen atau sampel, keadaan dan keputusan yang dilaporkan.
Format dan kandungan dokumen berbeza mengikut pembekal, bahan dan transaksi. Oleh itu, pembeli harus mengesahkan sama ada nilai yang dilaporkan mewakili sifat biasa, had spesifikasi atau hasil ujian khusus kelompok.
Kesilapan Tafsiran Biasa
Ralat 1: Semua resin PF mempunyai satu nilai serapan air standard.
Pembetulan: Penyerapan air ialah sifat bahan yang ditentukan dalam keadaan yang ditentukan, diukur di bawah keadaan yang ditentukan.
Ralat 2: Nilai kandungan air serbuk sama dengan penyerapan air resin yang diawet.
Pembetulan: Kandungan air (ISO 15512) dan penyerapan air (ISO 62) adalah ukuran yang berbeza.
Ralat 3: Pengelasan Novolac/resole sahaja meramalkan penyerapan air.
Pembetulan: Perbandingan memerlukan spesimen dan keadaan terkawal.
Ralat 4: Keputusan ASTM D570 dan ISO 62 boleh ditukar ganti secara automatik.
Pembetulan: ASTM D570 menyatakan kesetaraan teknikal dengan ISO 62 hanya apabila spesimen yang diterangkan dalam ASTM D570 Bahagian 6.2 digunakan.
Ralat 5: Hasil resin kemas secara automatik meramalkan komposit yang diisi atau komponen siap.
Pembetulan: Resin kemas, sebatian terisi, lamina, komposit dan komponen siap adalah sistem bahan atau objek ujian yang berbeza. Hasil daripada satu tidak seharusnya dipindahkan secara automatik kepada yang lain.
Ralat 6: Nilai biasa TDS ialah hasil kumpulan secara automatik.
Pembetulan: Laporan TDS, CoA dan ujian mempunyai fungsi yang berbeza.
Perkara yang Harus Ditentukan oleh Pembeli
Apabila meminta atau menilai data penyerapan air resin PF, maklumat berikut hendaklah dinyatakan jika berkaitan dengan aplikasi:
- Bentuk resin/bahan (cecair, pepejal, serbuk, kepingan, dll.)
- Penamaan gred
- Kelas resin jika berkaitan (novolac atau resole)
- Perumusan dan laluan pemprosesan yang dimaksudkan
- Ubat keadaan objek ujian
- Objek ujian (resin kemas, sebatian acuan, lamina, komposit, bahagian siap)
- Standard dan edisi ujian
- Geometri spesimen
- Prosedur penyaman udara
- Sederhana pendedahan, suhu dan tempoh
- Had penerimaan dan asas teknikalnya
- Dokumentasi diperlukan (TDS, CoA, laporan ujian)
Kaedah ujian hendaklah dipilih mengikut bentuk bahan dan sifat yang dinilai; ASTM D570 dan ISO 62 membimbangkan penyerapan air bagi plastik pepejal yang berkenaan, manakala ISO 15512 menangani kandungan air dalam skop yang dinyatakan. Bukan setiap senario perolehan memerlukan semua spesifikasi ini, tetapi kejelasan tentang keadaan bahan dan keadaan ujian adalah penting untuk perbandingan data yang bermakna.
Kesimpulan
Penyerapan air daripadaresin fenol-formaldehidtidak boleh diwakili oleh satu nombor universal. Ia adalah sifat bahan tertentu dalam keadaan tertentu, diukur di bawah keadaan yang ditentukan menggunakan kaedah yang ditetapkan. Nilai yang dilaporkan berguna untuk perbandingan hanya apabila identiti bahan, keadaan penyembuhan, penyediaan spesimen, keadaan pendedahan dan kaedah ujian diketahui. Penyerapan air dan kandungan air adalah konsep yang berbeza yang memerlukan kaedah ujian yang berbeza. Untuk perbandingan yang berkaitan dengan aplikasi, data daripada formulasi terawat wakil, spesimen atau bahan siap mungkin lebih bermaklumat daripada nilai yang diukur pada objek ujian yang berbeza secara material.
CTA profesional
Pelanggan yang menilai resin fenol-formaldehid untuk aplikasi sensitif lembapan boleh menyediakan bentuk resin atau bahan, formulasi yang dimaksudkan, objek ujian, kaedah penyerapan air atau kaedah kandungan air yang berkenaan, keadaan pendedahan atau penyaman, dan kriteria penerimaan supaya dokumentasi gred yang tersedia boleh disemak mengikut keperluan yang dinyatakan.
Rujukan
[1] ASTM Antarabangsa. (2022). ASTM D570-22, Kaedah Ujian Standard untuk Penyerapan Air Plastik.https://doi.org/10.1520/D0570-22
[2] Pertubuhan Antarabangsa untuk Standardisasi. (2008). ISO 62:2008, Plastik - Penentuan penyerapan air (edisi ke-3).
https://www.iso.org/standard/41672.html
[3] Pertubuhan Antarabangsa untuk Standardisasi. (2019). ISO 15512:2019, Plastik - Penentuan kandungan air (edisi ke-5).
https://www.iso.org/standard/73834.html
[4] Pilato, LA (Ed.). (2010). Resin Fenolik: Satu Abad Kemajuan. Springer Berlin, Heidelberg.https://doi.org/10.1007/978-3-642-04714-5
[5] Asim, M., Saba, N., Jawaid, M., Nasir, M., Pervaiz, M., & Alothman, OY (2018). Kajian tentang Resin Fenolik dan Kompositnya. Kimia Analisis Semasa, 14(3), 185–197.https://doi.org/10.2174/1573411013666171003154410