聚氨酯改性环氧树脂的研究3.pdf

《聚氨酯改性环氧树脂的研究3.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《聚氨酯改性环氧树脂的研究3.pdf（10页珍藏版）》请在三一文库上搜索。

1、2 0 0 5 年1 2 月 第2 0 卷第4 期 南昌航空工业学院学报( 自然科学版) J o u r n a lo fN a n c h a n gI n s t i t u t eo fA e r o n a u t i c a lT e c h n o l o g y ( N a t u r a lS c i e n c e ) D e c 。2 0 0 5 V 0 1 2 0N o 4 聚氨酯改性环氧树脂的研究 胡家朋，熊联明，沈震，周韦 ( 南昌航空工业学院环境与化学工程系，江西南昌3 3 0 0 3 a ) 关键词】聚氨酯；环氧树脂；改性 【摘要】用原位聚合法制备了聚氨酯环氧树脂

2、复合材料，考察了不同因素对刚性聚氨酯环氧树脂复合材料力学性能的 影响。结果表明，在所得复合材料中，当聚氨酯含量不高时，其冲击强度、拉伸强度和耐热稳定性能同时得到提高；若刚性聚 氨酯含量超过一定范围，材料的拉伸强度逐渐降低。比较了聚酰胺、咪唑、三乙胺、三乙烯二胺四种固化剂的固化效果，结果 表明，聚酰胺固化效果最好，咪唑的固化效果次之，三乙胺固化改性后的力学性能较差，而三乙烯二胺不能完全固化聚氨酯 环氧树脂复合材料。制得了拉伸强度为5 4 6 M P a ，冲击强度为1 2 0 2 5 I J m 以的高韧性聚氨酯环氧树脂复合材料。 中图分类号 0 6 3 3 1 3 文献标识码】A 文章编号 1

3、 0 0 1 4 9 2 6 ( 2 0 0 5 ) 0 4 0 0 0 4 0 6 S t u d yo nt h em o d i f i c a t i o no fe p o x yr e s i n 谢t hp o l y u r e t h a n e 删J i a p e n g ，X I o N GL i a n l l l i n g ，S H E NZ h e n ，Z H O UW e i ( D e p a r t m e n to fE n v i r o n m e n ta n dC h e m i s t r y 砌驴l 咖，c 眦地愕I n s t i t u

4、 t eo f A e r o n m a i e 矗T e c h n o l o g y ，N a n c h a n g ，屈玎别3 3 0 0 3 4 ) K e yw o r d s ：p o l y u r e t h a n e ：e p o x yr e s i n ；I I l ( d 击c a t i o n A b s t r a c t ：I nt h i sp a p e r ，t h eP U E Pc o m p o u n dm a t e r i a lh a sb e e np r | e p a r e dw i t ht h em e t h o do

5、ft h es i t u p o l y m e r i z a t i o n A n dt h ei n f l u e n c eo f d i f f e r e n tf a c t o r sh a sb e e ne x a m i n e do nt h ep r o p e r t i e so ft h eP U E Pc o m p o u n dm a t e r i a l T h er e s u l t ss h o wt h a tw h e nt h ea m o u n to fp o l y u r e t h a n e w a sl o w e r

6、，t h er e s i s t a n c et oi m p a c ts t r e n g t h ，t e n s i l es 拄e n 驰a n dt h e r m a ls t a b i l i t yw e r eb e t t e r B u tw h e nt h ea m o u n to f y l l r e t l a r I ee x c e e d sa c e r t a i ns c o p e t h et e n s i l es t r e n g t hd e c r e a s e sw i mt h ei n c r e a s eo f

7、i m p a c ts t r e n g t h B yc o m p a r i n gt h es o l i d i f i c a t i o ne f f e c t sa n m n gf o u rk i n d so f c u r i n ga g e n t sw h i c ha l ep o l y a m i d e ，i m i d a z o l e ，t r i e t h a m i n e ，t r i t h l e n e d i a m i n e ，t h er e s u l t ss h o wt h a tt h ep o l y a m

8、i d e Ss o l i d i f i c a t i o ne f f e c t si s b e s t ，t h em e c h a n i c sp r o p e r t i e sa r en o tg o o da f t e rb e 咄m o d i f i e db yu s i n gt r i e t h y l a m i n ea ss o l i d i f i c a t i o na g e n ta n dt h et r i e t h l e n e d i a m i n eC a l l t c o m p l e t e l ys o l

9、 i a h yt h ec o m p o u n dm a t e r i a l T h es t r o n gt e n a c i t yP U E Pc o m p o u n dm a t e r i a l sw h o s ee n s i hs t r e n g t ha n di m p a c ts t r e n g t h8 r c5 4 6 M P aa n d1 2 f f 2 5 K J m 。r e s p e c t i v e l yh a v eb e e n 严洲 环氧树脂是一种热固性树脂，因其有优异的粘结性、机械强度、电绝缘性及良好的工艺性等特

10、性，而广泛 应用于胶粘剂、涂料、复合材料基体等方面，但其质脆、耐热性、抗冲击韧性差等缺点限制了其更大的用 途u 2 J 。因此对它进行改性是一个非常活跃的研究领域。人们已分别采用聚硫橡胶、丁氰橡胶、氯丁橡胶、尼 龙等来改性环氧树脂。其中以端羧基丁氰橡胶对环氧树脂进行增韧的研究为最多，增韧效果也较好，并且在 工业上已得到广泛应用【3 4 5J 。聚氨酯( P U ) 是一类常用的高分子材料，广泛应用于国民经济各领域。以甲苯 m 2 ，4 一二异氰酸酯( T D I ) 和多元醇为原料合成的聚氨酯结构中，既有柔性的C C 链和C _ O C 链，又有活 性的酰胺基团，且与环氧树脂相容性好，这些是聚

11、氨酯改性环氧树脂的有利因素 6 7 8 。用聚氨酯改性环氧 树脂，可以改善环氧树脂的力学性能，使其得到更广泛的应用。 1实验部分 1 1 实验试剂及仪器 1 1 1 化学试剂 【收稿日期 2 0 0 5 0 8 2 6 基金项目】南昌航空工业学院重点科研基金，E C 2 0 0 3 0 2 0 7 7 【作者简介】胡家朋( 1 9 8 0 一) ，男，在读硕士研究生，从事高分子材料改性研究。 万方数据 第4 期胡家朋、熊联明、沉震、周韦：聚氨酯改性环氧树脂的研究 环氧树脂 甲苯一2 ，4 二异氰酸酯 缩二乙二醇 2 ，2 一( 4 一羟基苯基) 丙烷 甲基硅油 三乙烯二胺 咪唑 三乙胺 氧化钙

12、，氯化钙 聚酰胺树脂 1 1 2 实验仪器 恒温水浴锅 无级恒速搅拌器 电热恒温干燥箱 架盘药物天平 真空泵 红外光谱仪 拉力实验机 冲击实验机 1 2 实验内容 E - 叫 C P C P C P H 2 0 1 # 9 6 C P C P D 俨1 1 孔型 p 一2 型 1 0 1 一B l B S B P - 一型 硪捌5 w Q F - 2 0 0 驴5 0 0 X a 瑚 福建省南平市双龙浆料厂 上海试剂厂 上海试剂三厂 中国医药( 集团) 上海化学试剂公司 浙江武义博阳实业有限公司 中国医药( 集团) 上海化学试剂公司 中国医药( 集团) 上海化学试剂站 上海五联化工厂 上海市奉

13、贤奉城试剂厂 江西省宜春远大化工有限公司 北京国华医疗器械厂 巩义市英峪华仪器厂 上海跃进医疗器械厂 上海天平仪器厂 上海真空泵厂 北京第二光学仪器厂 广州实验机厂 承德实验机厂 2 1 1 2 1 端异氰酸酯基预聚体( 1 T D E ) 的合成 在干燥的2 5 0 m l 三口烧瓶中，加入经真空干燥的甲苯2 ，4 一二异氰酸酯( m I ) 4 8 克，在8 0 q c 时于干燥氮 气的保护下，慢慢滴入计量为1 2 克同样经过真空干燥的一缩二乙二醇( D E G ) ，不断搅拌1 小时后，停止反 应，得到无色透明的预聚体溶液，冷却到室温后在干燥的氮气氛围中贮存。 1 2 2 复合材料制备

14、在锥形瓶内将2 ，2 一( 4 一羟基苯基) 丙烷( B P A ) 溶于1 0 0 克环氧树脂( E P ) E 4 4 中，按比例加入1 T D E 和 催化固化剂。电动搅拌器以2 0 0r m i n 的速度搅拌，加入H 2 0 1 # 甲基硅油作为消泡剂，然后预热并注入涂有 脱模剂的模具中，升温固化后冷却脱模，制得板材。 1 2 3 分析与测试 用w Q F _ 2 0 0 型红外光谱仪对预聚体、环氧树脂E 一4 4 及改性后的环氧树脂做红外光谱分析；用L I 一 5 0 0 型拉力实验机对复合材料的板材做拉伸测试；用x a 4 0 型冲击实验机对复合材料的板材傲抗冲击性 能测试。 结

15、果与讨论：日木0 Jp 匕 2 1 不同固化剂体系固化效果的分析7 对四组不同的固化剂的固化效果和固化条件进行分析比较以及对它们所固化后材 料的力学性能进行分析。结果见表l 4 。 万方数据 2 2 南昌航空工业学院学报( 自然科学版) 表1 聚酰胺固化的聚氨酯环氧树脂复合材料的力学性能 组分序号 n D E 用量 ( p h r ) 表4 三乙烯二胺固化的聚氨酯环氧树脂复合材料的力学性能 B P A 用量 ( p a r ) 环氧树脂聚酰胺 用量 用量 ( g )( p h r ) 固化 温度 和时间 ( h ) 实验 现象 O 0 O 0 2 0 2 0 4 0 6 0 8 0 1 1 0

16、 0 0 2 0 0 0 1 0 2 O 3 0 4 0 5 5 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 6 0 6 O 6 0 6 08 0 1 6 0 6 0 6 O 6 0 力学性能 6 I m ( 胁)( K J m ：) 复合材料 未能完全 固化，故未 进行力学测试。 万方数据 第4 期胡家朋、熊联明、沉震、周韦：聚氨酯改性环氧树脂的研究 表中：6 ：拉伸强度；I m ：冲击强度； A 为固化情况良好，材料表面光滑且内部无气泡； B 为固化情况较好，材料表面光滑但内部有少量气泡； C 为固化成型，但没有完全固化，材料有一些粘性；

17、 D 为没有固化成型。 由表l 、表2 数据可见，若在环氧树脂中只加入B P A 或I T D E ，则无法生成刚性聚氨酯分子，固化产物的冲 击强度和拉伸强度无较大的提高。这一实验结果表明，在B P A 和I T D E 共存的体系中，它们之间确实已发生 了反应。 由表2 、表3 数据可以看出，在未加入和加入预聚体的两组力学性能测试中，加入了预聚体的组分，拉伸 强度和冲击强度都有明显的提高。在咪唑固化聚氨酯环氧树脂和三乙胺固化聚氨酯环氧树脂固化体系 中，当刚性聚氨酯含量不高，即预聚体用量不大时，其柔韧性能逐渐提高。当E P I T D E B P A 用量为1 0 0 4 0 2 0 时出现一

18、最大的拉伸强度，这是由于在此用量时，聚氨酯分子能以分子水平均匀地分散于环氧树脂基体 中形成分子复合材料，其分子内部能紧密的有规律的进行分子排列。此时，聚氨酯分子是对基体起增强作 用，提高基体的拉伸强度，并且能阻止裂纹，从而增强基体的柔韧性。而当预聚体含量超过某一值时，其内部 将变为两相结构，刚性聚氨酯在环氧树脂基体中起着应力集中物的作用，这就对产物的拉伸强度产生负面的 影响。表1 、表2 的数据表明当E P 1 T D E B P A 的含量少于或者超过1 0 0 4 0 2 0 时，拉伸强度都在减少。 表4 的数据显示，由于三乙烯二胺不能完全固化聚氨酯环氧树脂复合材料，故未对其做力学性能测试

19、。 固化温度为8 0 ，固化时间为l h ，除了第5 组以外，其余固化的结果都显得不好，第1 ，2 ，8 三组的材料有变 色现象，颜色由透明的白色成为深褐色，第3 组没有形成固态物质而成为了固液相混的两相物，对其原因分 析如下： 1 ，2 两组的变色原因是由于没有加入预聚体使得三乙烯二胺直接与环氧基团反应，生成了苯胺类物质， 并且由于苯胺类物质在空气中很容易氧化变色，第7 ，8 组分的变色现象其原因为原料中B P A 含量过高，使 得在与1 T D E 生成刚性聚氨酯大分子的同时还有游离的B P A 分子。它在空气中很容易被氧化而变色，就导 致了最后复合材料总体颜色的变化。而第3 组分形成的固

20、液两相其可能的原因是由于三乙烯二胺在材料中 反应速度过快，生成的泡沫太多，为了消泡加入了过量的消泡剂甲基硅油，它不与复合材料反应又不溶于材 料中，在固化时就生成了固液两相的现象。 2 2 预聚体用量对复合材料力学性能的影响 在B P A 的用量不变，温度和固化剂聚酰胺的量都不变化的情况下，观察预聚体用量对材料性能的影响， 结果见表5 。从表5 的数据可以看出，拉身强度( d ) 和冲击强度( I m ) 都有不同程度的提高，在热塑性材料中， 分子网络结构的主链越长，则材料的韧性越强，在本实验中加入的预聚体与B P A 生成了刚性的聚氨酯长链 分子，使得复合材料的分子结构成为环氧一聚氨酯互穿网络

21、结构，使得环氧树脂得到化学增韧。 表5 预聚体用量对复合材料力学性能的影响 2 3B P A 用量对复合材料力学性能的影响 在温度相同，预聚体和固化剂聚酰胺用量相同的固化条件下，观察B P A 用量对材料性能的影响，结果见 表6 。从表6 的数据可以看出，a 和I m 在原有的基础上有一定的提高，这是由于在形成的互穿网络中，其大 基团的间隔越小，则分子间的应力张力越大，材料的韧性就越差，在本实验研究中，加入的B P A 就是为了增 长大基团间的距离，减小网络问的应力张力，从而提高整个材料体系的韧性，使材料的拉伸与抗冲击强度都 得到了增加。 万方数据 2 4 南昌航空工业学院学报( 自然科学版)

22、 表6B P A 用量对复合材料力学性能的影响 2 4 不同固化剂对复合材料力学性能的影响 表7 不同固化剂对复合材料力学性能的影响 在相同配比的情况下，观察不同固化剂对复合材料力学性能的影响，结果见表7 。从表7 的数据可以得 出，聚酰胺做固化剂时得到的复合材料力学性能较佳。由于聚酰胺分子本身具有的长链结构，因此将增大网 络间聚合物分子距离，降低其网络间的应力张力，从而增强材料的柔韧性。咪唑的作用时催化环氧基使其发 生开环自聚，以及使预聚体与B P A 发生聚合反应，形成互穿网络结构，但因本身没有长链，故改性效果不如 聚酰胺。 2 5 红外谱图分析 环氧树脂E 一4 4 以及改性后的环氧树脂

23、复合材料作红外光谱分析，如下图： 图1 环氧树脂E 一4 4 红外光谱图 在图I 中，1 2 4 7c m 一1 处的吸收峰是由环氧中苯醚( 一旷) 的伸缩振动所致，图中很多的谱带是由芳香 结构产生的，是典型的双酚A 型环氧树脂；而聚醚一卜基在1 1 n qe m 一1 和3 7 4e m 一1 处出现特征吸收峰；环氧 基醚键的吸收峰由于其环的减小，其吸收峰区域发生偏移在8 3 9c m _ 1 附近，与图2 、3 比较可知，在改性后的 谱图中，脂肪醚键蜂面积加大，环氧醚基键峰以减少或消失，说明环氧基醚键发生了开环反应。 万方数据 第4 期胡家朋、熊联明、沉震、周韦：聚氨酯改性环氧树脂的研究

24、图2聚酰胺做固化剂固化物的红外谱图 在图2 ，在1 7 3 0c m 1 处为一O C O N H - 一基团的特征强吸收峰，表明在改性后的环氧树脂体系中生成了聚 氨酯树脂，从而使得复合材料的性能得到了改进。 图3咪唑做固化剂固化固化物的红外光谱图 图4 三乙烯二胺做固化剂固化物的红外谱图 在图4 中，35 0 0 33 0 0 e r a - 1 区域为一N H 一键的特征吸收峰，混合物中主要还是一N 一存在，表明三乙 烯二胺没有使得复合材料完全固化。 万方数据 2 6 南昌航空工业学院学报( 自然科学版) 结论 1 在不同的固化体系中，聚酰胺的固化效果最好，三乙烯二胺基本上不能完全固化聚氨

25、酯环氧树脂复 合材料。 2 预聚体的含量对复合材料的力学性能影响十分显著，当预聚体与B P A 的含量为4 0 2 0 时有最好的 拉伸强度； 3 与叔胺做固化剂相比，聚酰胺做固化剂时所得复合材料的柔韧性更好； 4 聚氨酯改性环氧树脂能很好地改变了环氧树脂的拉伸强度和冲击强度。聚酰胺做固化剂时所得复 合材料力学性能最优，当I T D E B P A 环氧树脂聚酰胺用量为4 0 2 0 1 0 0 8 2 2 8 时，拉伸强度可达5 4 6 M P a ；冲击强度可达1 2 0 25 K J M 。 参考文献 1 蔡永源环氧树脂的发展概况与环氧胶粘剂 J 塑料工业，1 9 9 0 ( 5 ) ：

26、1 0 2 阎恒梅环氧树脂增韧技术的发展 J 工程塑料应用，1 9 8 9 ( 2 ) ：4 5 3 王静秋武汉大学学报( 自然科学版) ，1 9 8 5 ( 2 ) ：7 3 4 R D L n n d b o n ge ta 1 J P o l y m S e i 1 9 9 6 ：A I 4 ：1 5 6 3 1 5 7 7 5 韩孝族端羧基丁氰橡胶增韧环氧树脂的研究 J 高分子学报，1 9 8 9 ，( 3 ) ：2 2 5 6 金林生综述环氧树脂的增韧途径 J 高分子材料，1 9 9 6 ( 1 ) ：3 0 7 孙勤良推荐一种新型环氧树脂增韧剂 J 热固性树脂，1 9 9 0 (

27、2 ) ：6 0 8 Y i n gL i ，S u f e nM a o S t u d yo nt h ep r o p e r t i e sa n da p p l i c a t i o no fe p o x yr e s i n p o l y u r e t h a n es e m i i n t e r p e n e t r a t i n gP o l y m e rn e t w o k s Jo fA p p lp o l y m S e i ， 1 9 9 6 ，( 6 1 ) ：2 0 5 9 q 驴、驴电争q 矿谚叫争、疹、妒、疹谚痧q p 痧电尹1 驴、盔h

28、 驴铲守护、驴、驴驴驴q 铲、驴尹叫驴、压、移、争电矿q 穸、驴谚电矿廿，扩抄、痧、驴痧电铲抄、驴移 ( 上接第4 l 页) 表1 汽门弹簧残余应变应力测定 测试表明弹簧内侧压缩残余应力是外侧的三分之二，保存一定数量的内侧残余压应力，这有利提高弹簧 的承载能力。弹簧的疲劳强度和寿命受多种因素控制，而切割法测定弹簧的残余应力，可作为提高弹簧强度 的一种检测手段，可指导生产和制订工艺时应用。 参考文献】 1 龙丽华等测试技术 M 北京：机械工业出版社，2 0 0 2 2 张定铨材料中残余应力的x 射线衍射分析和作用 M 陕西：西安交通大学出版社，1 9 9 7 3 彭大暑等金属塑性加工原理 M 中

29、南大学出版社，2 0 0 3 4 曹鸿生等提高弹簧疲劳寿命的研究 J 浙江大学学报，1 9 9 0 万方数据 聚氨酯改性环氧树脂的研究聚氨酯改性环氧树脂的研究 作者：胡家朋， 熊联明， 沈震， 周韦， HU Jia-peng， XIONG Lian-ming， SHEN Zhen， ZHOU Wei 作者单位：南昌航空工业学院环境与化学工程系,江西,南昌,330034 刊名： 南昌航空工业学院学报（自然科学版） 英文刊名：JOURNAL OF NANCHANG INSTITUTE OF AERONAUTICAL TECHNOLOGY（NATURAL SCIENCE） 年，卷(期)：2005，2

30、0(4) 被引用次数：1次 参考文献(8条)参考文献(8条) 1.蔡永源 环氧树脂的发展概况与环氧胶粘剂 1990(05) 2.阎恒梅 环氧树脂增韧技术的发展 1989(02) 3.王静秋 查看详情 1985(02) 4.R D Lundbong 查看详情 1996 5.韩孝族 端羧基丁氰橡胶增韧环氧树脂的研究 1989(03) 6.金林生 综述环氧树脂的增韧途径 1996(01) 7.孙勤良 推荐一种新型环氧树脂增韧剂期刊论文-热固性树脂 1990(02) 8.Ying Li.Sufen Mao Study on the properties and application of epoxy

31、 resin/polyurethane semi- interpenetrating Polymer netwoks 1996(61) 相似文献(10条)相似文献(10条) 1.期刊论文 王德波.杨继萍.黄鹏程.WANG Debo.YANG Jiping.HUANG Pengcheng 硫酸钙晶须改性聚氨酯环氧树脂的 粘接性能 -复合材料学报2008,25(4) 使用硫酸钙晶须对聚氨酯环氧树脂进行改性,研究改性前后、改性条件、晶须长度及晶须加入量对聚氨酯环氧树脂粘接性能的影响,并分析了晶须对 聚氨酯环氧树脂的改性机制.实验结果表明,晶须对聚氨酯环氧树脂的改性机制为裂纹在晶须/基体界面处发生偏转

32、,从而阻碍了裂纹的扩展.当使用长度较 短、经有机化处理后的晶须对聚氨酯环氧树脂进行改性时,可使改性后的聚氨酯环氧树脂对LY12铝合金的粘结强度得到较大提高,其室温剥离强度提高 27%,100及-70剪切强度分别提高了39%和10%,晶须对聚氨酯环氧树脂高温性能的改善尤为明显. 2.期刊论文 郭红红.单国荣.翁志学.Guo Honghong.Shan Guorong.Weng Zhixue 聚醚型聚氨酯增强增韧环氧树脂的 研究 -化学反应工程与工艺2007,23(3) 用聚丙二醇(PPG400,PPG1000)与异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)反应制备了聚氨酯(PU)预聚体,然后通过与环氧树脂(E

33、P)的加成反应和环氧树脂的固化反 应将聚氨酯引入环氧固化物网络,并研究了两种聚醚型聚氨酯对环氧树脂的改性效果.结果发现,聚氨酯的引入不但起到了增韧的作用,而且使体系的强度 有了很大的提高.随聚氨酯用量增大,PU/EP材料拉伸强度、弯曲强度、冲击强度均先增大后减小,过多的聚氨酯用量导致其不能接人环氧固化物网络,分子 链较短的PPG400型聚氨酯的改性效果优于PPG1000,PU与EP的质量之比的最佳值为15%20%,1,4-丁二醇/三羟甲基丙烷的引入能够使体系中聚氨酯分子链 增长并交联成网状,但并不能进一步提高PU/EP材料的强度和韧性. 3.学位论文 黄莹 内交联型核壳结构聚氨酯-环氧复合乳液

34、的合成及稳定性机理研究 2005 水性聚氨酯取代溶剂型聚氨酯是当今聚氨酯工业的一个重要发展方向。但目前国内水性聚氨酯存在的主要问题是：耐水性和耐溶剂性等较差，严格 限制了它的使用范围。因为要得到稳定的聚氨酯水分散液，聚氨酯树脂分子量就不能太大，否则难以乳化分散；而要提高涂膜性能，就必须提高树脂的 分子量。此时，乳液的分散稳定性和涂膜的性能要求存在矛盾，这是目前迫切需要解决的问题。交联改性是提高水性聚氨酯耐介质性和物理机械性能最 有效的方法之一，具有重要的理论和实际意义。 本文合成了一种内交联型核壳结构聚氨酯-环氧复合乳液。首先通过引入环氧树脂和预聚物封端，得到分子量适中的预聚物，其中的活泼异氰

35、酸酯 (NCO)基团暂时封闭。将预聚物转相分散在水中形成水分散液；之后再通过多元胺的反应使环氧基团、NCO基团等活性基团在乳胶粒内部反应交联。此合 成方法将环氧树脂的刚性和高附着力等特性融合到聚氨酯体系中。封端的异氰酸酯链段因其疏水性主要分布在乳胶粒内部，被亲水的含羧基链段包围 ，使得其后的交联反应主要发生在乳胶粒内，提高交联度的同时保证了乳液的稳定性不受影响，使之性能更加优异全面。乳液可在室温成膜，无需外加 交联剂或加热固化，属单组分自交联型。用自制的聚氨酯-环氧复合乳液配制的防腐涂料产品的各项性能指标超过单组分水性聚氨酯涂料，接近溶剂型涂 料的水平。铅笔硬度2H，柔韧性1级，耐冲击性50c

36、m，表干5h，实干60h，附着力1级，吸水率10，涂膜浸水30天后仍然完好，3NaCl水溶液浸泡 21天后仍然完好，耐盐雾超过600h。 研究了聚氨酯-环氧复合乳液合成时环氧树脂的加入方式：机械共混法和共聚接枝法。共聚接枝法制备的乳液的稳定性较差，但相同环氧树脂含量时 ，共聚接枝法涂膜的耐溶剂性、耐水性及拉伸强度均较好，断裂伸长率下降。共聚法合成的复合乳液中，随着环氧树脂的环氧当量升高，乳液的贮存稳 定性下降，涂膜硬度增大，拉伸强度增大，断裂伸长率下降，涂膜的耐水性变好，环氧树脂用量应控制在7-10。共混法合成的聚氨酯-环氧复合乳液中 ，环氧树脂的类型对乳液及涂膜的性能影响不大。提高环氧树脂的

37、用量，成膜物的柔韧性下降，模量提高，耐水性变好，环氧树脂的用量可达到20。 对胺扩链反应进行了详细的研究。胺扩链剂种类对聚氨酯-环氧复合乳液的稳定性影响很大，三乙醇胺扩链制备的聚氨酯乳液稳定性较差，乙二胺和 二乙烯三胺扩链可制备稳定的聚氨酯-环氧复合乳液，二乙烯三胺扩链的聚氨酯乳液涂膜的力学强度比乙二胺扩链的试样高的多，耐介质性能也有提高 ，但是断裂伸长率有所下降。当NH/NCO=1.0时，制得的乳液涂膜性能最好，胺扩链用量不足，聚合物分子量偏小，胺扩链剂过量则更由于小分子扩链剂 的残留对涂膜造成不利影响。胺扩链反应以80左右较为适合。提高涂膜的交联度，可以增加涂膜的力学强度，降低涂膜的吸水率

38、，但成膜物质的玻璃 化温度升高，成膜性能变差，交联度一般不超过40。 稳定性研究结果表明，聚氨酯-环氧复合乳液的机械稳定性、冻融稳定性、高温稳定性均优于直接将环氧树脂作为扩链剂进行改性的单组分水性聚氨 酯，达到纯单组分水性聚氨酯乳液的水平，pH值适应范围为714。 傅立叶变换红外光谱分析了胺扩链前后的基团变化，证明体系发生了交联；常温成膜时，没有明显的基团变化。透射电镜观测表明，乳胶粒具有核 壳复相结构。环氧树脂含量较小时，乳胶粒形态基本为球形，大小均一。差示扫描量热(DSC)分析证明了在二乙烯三胺的作用下，环氧树脂和封闭异氰酸 酯在乳胶粒中发生了反应。热重(TG)分析结果表明，复合乳液中环氧

39、树脂的扩链和交联，提高了涂膜的耐热性。 以自制的聚氨酯-环氧复合乳液为成膜基料，以磷酸锌作为活性防锈颜料，SN-Dispersant5040为分散剂，缔合型增稠剂SN-612增稠，配制防腐涂料 。利用正交实验表进行配方的优选，发现除乳液外，对涂料性能影响最大的因素是分散剂，其次是活性防锈颜料的含量，最后是增稠剂。 4.会议论文 张育英.杜宗杰.张保龙 高分子化学特色综合实验:胺封端聚醚聚氨酯预聚体的制备及其增韧环氧树脂 物理性能测定 本实验选择胺封端聚醚聚氨酯预聚体的合成、胺封端聚醚聚氨酯预聚体增韧环氧树脂的冲击性能、动态力学性能表征为高分子专业学生的综合实验 ,通过本实验,使学生将高分子合成

40、与高分子物理性质的表征有机的联系起来.综合国内外对环氧树脂增韧研究的报道,结合近几年来我们科研组对环氧树 脂增韧改性及其结构的研究成果,从分子设计的角度出发,我们设计、合成了一种环氧树脂增韧改性剂,因其含有可与环氧树脂固化体系发生交联反应的功 能基,又含有柔性间隔基.其中柔性间隔基起增韧作用,而活性功能基则可参与环氧树脂的固化交联反应,使固化体系形成紧密、疏松相间的两相网络结构 ,从而达到增韧环氧树脂韧性的目的.现将此实验引入到本科生化学综合实验中,以加强学生对所学高分子化学与物理知识的综合理解能力、培养学生从事 科学研究的兴趣. 5.期刊论文 郝新兵.张旭东.唐义祥.邓三军.Hao Xinb

41、ing.Zhang Xudong.Tang Yixiang.Deng Sanjun 聚氨酯-环氧 树脂复合乳液研究进展 -聚氨酯工业2009,24(1) 综述了聚氨酯和环氧树脂相互改性乳液的研究进展.聚氨酯改性环氧树脂乳液的方法包括物理共混法、化学共聚的单组分法与双组分法以及聚氨酯固 化剂改性法,改性乳液涂膜的力学性能和柔韧性明显提高.环氧树脂改性聚氨酯乳液的方法包括物理共混法和化学共聚的直接改性法、间接改性法,改性乳 液的固含量提高,涂膜的硬度、耐水性、耐化学品性增强. 6.学位论文 任冬燕 聚氨酯改性环氧树脂的制备及性能研究 2006 本研究以聚醚二元醇(PPG)、甲苯二异氰酸酯(TDI)

42、作为原料，在催化剂有机锡的作用下，于70左右合成了具有较好柔顺性、优异的低温性能和耐 水解性的聚醚型聚氨酯预聚体。采用该预聚体和扩链剂1，4一丁二醇(1，4一BDO)、交联剂三羟甲基丙烷(TMP)对环氧树脂进行改性，制备了互穿网络结 构的聚氨酯环氧树脂体系。 本实验采用电子万能试验机、冲击试验机对聚氨酯改性环氧树脂体系进行拉伸强度、冲击强度测定，并通过SEM对冲击断口进行了分析；通过红外光 谱对改性体系进行了结构表征，探讨了聚氨酯对环氧树脂改性的过程中可能发生的反应种类及反应机理；通过场发射SEM分析了聚氨酯改性环氧树脂材料 的两相相容性及形貌特征；通过TG曲线对改性材料的热稳定性进行了测定分

43、析，探讨了聚氨酯加入量及不同种类环氧树脂对改性材料的热性能影响；同 时通过测定纯环氧树脂体系和聚氨酯改性环氧树脂体系固化过程的DSC曲线，确定了改性材料最佳固化条件，初步研究了两体系的固化反应动力学，测定 了其表观活化能。此外，本实验重点研究了不同分子量的聚醚二元醇及不同聚氨酯含量对改性体系各项性能的影响，还对比了不同环氧树脂和不同固化 剂对改性体系性能的影响。 本研究结果表明：以聚醚型聚氨酯为改性原料制备的互穿网络结构的聚氨酯环氧树脂体系，其冲击强度、拉伸强度及热稳定性与纯环氧树脂固化物 相比，均有较大程度的提高，采用此方法对环氧树脂进行增强、增韧、耐热改性是完全可行的。实验结果表明：以环氧

44、树脂TDE一85和甲基四氢苯酐 (MeTHPA)为环氧树脂原料，以分子量为1000的聚醚二元醇制备聚氨酯(PU)预聚体且当聚氨酯含量为15时，改性环氧树脂体系的耐热性和综合力学性能 最好，与纯环氧树脂体系相比有显著提高。 7.期刊论文 贺海量.张旭东.周杰.林曦.HE Hai-liang.ZHANG Xu-dong.ZHOU Jie.LIN Xi 环氧树脂改性聚氨酯-丙 烯酸酯乳液的合成 -热固性树脂2007,22(1) 聚氨酯-丙烯酸酯复合乳液虽然较单一乳液的性能有很大改善,但是其涂膜的硬度、耐水性、耐化学品性还难以满足高档水性木器涂料的要求.在聚氨 酯-丙烯酸酯复合乳液中以不同方式加入环氧

45、树脂,分别制备了物理共混和化学共聚的聚氨酯-丙烯酸酯-环氧树脂复合乳液,研究了环氧树脂加入方式、用 量等对乳液及涂膜性能的影响.研究发现环氧树脂对于涂膜的硬度、耐水性、耐化学品性等有明显改进.环氧树脂的质量分数在3%4%为宜. 8.会议论文 苏杰.魏涛.蔡胜华.陈昊.张杰 丙烯酸环氧树脂与聚氨酯互穿聚合物网络灌浆材料的研究 2006 本文根据丙烯酸环氧树脂和聚氨酯预聚体的反应原理,采用互穿聚合物网络技术,以丙烯酸环氧树脂为主体,利用聚氨酯预聚体含有-NCO基团能与水反 应的特点,而将其引入到浆液中,此材料综合了不饱和聚酯、环氧树脂、聚氨酯、甲凝等材料的多种优良性能,既具有较好的强度,又有适度的

46、韧性,且可在 低温和水中固化,是一种值得开发的多用途的互穿聚合物网络灌浆材料. 9.会议论文 胡运立.邹传品.苏醒.陈荣虎.邱志平.徐标.李亚男 聚氨酯/环氧树脂互穿网络聚合物硬质泡沫机械性 能研究 2006 同步法合成了PU/EP IPN硬质泡沫.实验发现:与纯聚氨酯硬质泡沫相比,PU/EP IPN硬质泡沫的压缩强度和弯曲强度明显得到了增强,增强作用随材料 密度的增大而增加;在PU/EP IPN硬质泡沫中,环氧树脂对材料的增强作用随含量增加先增后降,中间存在一个最大值,且最大增强值所需的环氧树脂含量与 环氧树脂的环氧值呈正比关系. 10.学位论文 苏高申 环氧树脂增韧及其冲蚀磨损研究 200

47、4 环氧树脂作为高聚物/陶瓷颗粒抗冲蚀磨损涂层的基体材料应用日益广泛;环氧树脂性脆,其增韧研究具有一定的理论价值和实际意义;环氧树脂基体 的抗冲蚀磨损性能研究少有文献报道,此方面的研究对实际生产具有指导意义和一定的理论价值.该文的研究内容主要由两部分组成,其一是对有机粘土和 聚氨酯预聚体两种增韧方法对环氧树脂的增韧效果及其增韧机理的研究,主要研究了有机粘土/环氧树脂复合材料制备工艺;其二是对聚氨酯改性环氧树脂 材料和有机粘土/环氧树脂材料的冲蚀磨损性能的研究.通过对有机粘土增韧环氧树脂的系统研究发现,随有机粘土加入量增加,环氧树脂的冲击强度增加 ,加入量为11wt%时其冲击强度相对基体提高53

48、.05%;有机粘土的加入对环氧树脂的硬度基本没有影响.通过对聚氨酯改性环氧树脂的研究发现,随聚氨酯预 聚体加入量增加,环氧树脂的冲击强度在聚氨酯加入量为2份和4份时最高,都比基体提高了53.52%;环氧树脂的硬度直线下降,加入量为4份时,硬度比环氧 树脂基体降低了17.5%.通过对聚氨酯改性环氧树脂的冲蚀磨损的系统研究发现,各个组分的聚氨酯改性环氧树脂的冲蚀磨损率随角度的变化规律相同,最 高点出现在45左右,最低点出现在接近90处,材料表现出从脆性材料向塑性材料过渡的冲蚀磨损特征.聚氨酯改性和粘土改性环氧树脂材料的冲蚀磨损 机理都符合一般规律,在低冲蚀角下以犁削为主,在中高冲蚀角下犁削和疲劳剥

49、落并存.在冲蚀角相同时,聚氨酯改性环氧树脂材料随其韧性的提高,冲蚀磨 损机理从以犁削为主向以疲劳剥落为主过渡.对粘土/环氧树脂复合材料冲蚀磨损的研究发现,不同组分的粘土/环氧树脂复合材料冲蚀磨损率随角度的变 化规律相同,变化曲线呈W形.不论聚氨酯或粘土增韧的环氧树脂材料,其耐冲蚀磨损性能都比纯环氧树脂基体高;环氧树脂韧性提高的幅度与其抗冲蚀磨损 性能提高的比例不成正比,韧性增加到一定值之后,其抗冲蚀磨损性能的增加就变得缓慢. 引证文献(1条)引证文献(1条) 1.肖潇.王林 聚氨酯改性环氧树脂研究进展期刊论文-科技资讯 2008(29) 本文链接： 授权使用：航天四十二所(ht42s)，授权号：3a734a7f-0237-4446-b44d-9dd400ab6f08 下载时间：2010年8月16日