聚氨酯改性環(huán)氧樹脂固化動力學(xué)

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1、化學(xué)化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（或論文）1前言環(huán)氧樹脂是一種熱固性樹脂，因其有優(yōu)異的粘結(jié)性、機械強度、電絕緣性及良好的工藝性等特性，而廣泛應(yīng)用于膠粘劑、涂料、復(fù)合材料基體等方面，但其質(zhì)脆、耐熱性、抗沖擊韌性差等缺點限制了其更大的用。因此對它進(jìn)行改性是一個非?；钴S的研究領(lǐng)域。其中改善環(huán)氧樹脂的韌性、強度和耐熱性是環(huán)氧樹脂材料改性的重要方向。通常的增韌環(huán)氧樹脂的改性方法都是以降低環(huán)氧樹脂的剛性和耐熱性為代價的?；ゴ┚酆衔锞W(wǎng)絡(luò)技術(shù)(IPN)自問世以來，因IPN的協(xié)同效應(yīng)可使聚合物的沖擊強度、模量、斷裂伸長、硬度和耐熱性等同時比每一組分的高而引起廣泛重視

2、。聚氨酯(PU)改性環(huán)氧樹脂互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)體系能同時具有耐高低溫、高強度、高韌性等特點，具有廣闊的應(yīng)用前景。因此，開展環(huán)氧樹脂的聚氨酯(PU)改性研究工作，能夠為PU改性環(huán)氧樹脂互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)體系的設(shè)計獲得理論依據(jù)具有很重要的意義。固化工藝會對環(huán)氧樹脂固化物的性能產(chǎn)生重要影響。PU改性環(huán)氧樹脂固化反應(yīng)的研究對材料性能的提高與固化工藝的設(shè)計十分關(guān)鍵，而相關(guān)的PU改性環(huán)氧樹脂固化反應(yīng)研究的文獻(xiàn)報道甚少。為此，本研究選用聚乙二元醇(PEG)和甲苯二異氰酸酯(TDI)作為原料，合成端異氰酸酯基聚氨酯預(yù)聚體；采用該預(yù)聚體、固化劑（N，N-二甲基芐

3、胺）對環(huán)氧樹脂體系進(jìn)行改性，并通過時差掃描量熱法（DSC）分析，探討聚氨酯改性環(huán)氧樹脂體系的固化反應(yīng)。1.1環(huán)氧樹脂的定義及發(fā)展簡史1.1.1定義環(huán)氧樹脂（Epoxy　Resin）是泛指含有兩個或兩個以上環(huán)氧基第37頁共37頁化學(xué)化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（或論文），以脂肪族、脂環(huán)族或芳香族等有機化合物為骨架并能通過環(huán)氧基團(tuán)反應(yīng)形成有用的熱固性產(chǎn)物的高分子低聚物（Oligomer）。但聚合度為零時，稱之為環(huán)氧化合物，簡稱環(huán)氧化物（Epoxide）。這些低相對分子量樹脂雖不完全滿足嚴(yán)格的定義但因為具有環(huán)氧樹脂的基本屬性在稱呼時也不加區(qū)別的統(tǒng)稱為環(huán)氧

4、樹脂。環(huán)氧樹脂是一種從液態(tài)到黏稠態(tài)、固態(tài)多種形態(tài)的物質(zhì)。它幾乎沒有單獨的使用價值，只有和固化劑反應(yīng)生成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的不溶不熔聚合物才有使用價值，因此環(huán)氧樹脂屬于熱固性樹脂，屬于網(wǎng)絡(luò)聚合物范疇。1.1.2發(fā)展簡史1933年Schlack用胺類化合物使含有大于一個環(huán)氧基團(tuán)的化合物聚合制得了高分子聚合物，并作為德國的專利發(fā)表。1938年之后的幾年，瑞士科學(xué)家及美國科學(xué)家所發(fā)表的多項專利都揭示了雙酚A·和環(huán)氧氯丙烷經(jīng)縮聚反應(yīng)能制得環(huán)氧樹脂，并且用有機多元胺類或鄰苯二甲酸醇均可使樹脂固化，同時固化物具有優(yōu)良的粘結(jié)性。這些研究成果促使了美國Devo

5、e-Raynolds公司在1947年進(jìn)行了第一次具有工業(yè)生產(chǎn)價值的環(huán)氧樹脂的制造。不久，瑞士的CIBA公司、美國的Shel公司以及DeChemical公司都開始了針對環(huán)氧樹脂的應(yīng)用研究，環(huán)氧樹脂在電氣絕緣澆鑄、防腐蝕涂料、金屬的粘結(jié)等應(yīng)用領(lǐng)域有了突破，環(huán)氧樹脂作為一個行業(yè)蓬勃地發(fā)展起來。我國的環(huán)氧樹脂的開發(fā)始于1956年，在沈陽、上海兩地首先獲得了成功，1958年上海開始工業(yè)化生產(chǎn)。20世紀(jì)60年代中期開始研究一些新型的脂環(huán)族環(huán)氧樹脂、酚醛環(huán)氧樹脂、聚丁二烯環(huán)氧樹脂、縮水甘油酯環(huán)氧樹脂、縮水甘油胺環(huán)氧樹脂等，到70年代中期已形成了從單體

6、、樹脂、輔助材料，從科研、生產(chǎn)到應(yīng)用的完整工業(yè)體系。經(jīng)過40余年的努力，我國環(huán)氧樹脂生產(chǎn)和應(yīng)用得到了迅速的發(fā)展，目前，生產(chǎn)廠家已達(dá)到100余家，生產(chǎn)的品種、產(chǎn)量日益增加，質(zhì)量不斷提高，在現(xiàn)代化建設(shè)中正起著越來越重要的作用。目前，國內(nèi)外生產(chǎn)的環(huán)氧樹脂的品種較多，按類型可大致分為:雙酚A型環(huán)氧樹脂，雙酚S型環(huán)氧樹脂，雙酚F型環(huán)氧樹脂，鹵化雙酚A型環(huán)氧樹脂，脂環(huán)族環(huán)氧樹脂。芳香胺基環(huán)氧樹脂，不飽和環(huán)氧樹脂，雙環(huán)戊二烯環(huán)氧樹脂，丙烯酸環(huán)氧樹脂，三聚氰酸環(huán)氧樹脂等。其中，雙酚A型環(huán)氧樹脂產(chǎn)量最大，品種最多，用途最廣。此外，近年來還研制了一些很有價

7、值的新型環(huán)氧樹脂，如液晶環(huán)氧樹脂等。世界上環(huán)氧樹脂工業(yè)結(jié)構(gòu)日益朝著精細(xì)化、系列化、功能化、配套化、高純化方向發(fā)展，其核心為精細(xì)化。1.2環(huán)氧樹脂的分類及特性1.2.1分類第37頁共37頁化學(xué)化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（或論文）環(huán)氧樹脂品種繁多，其分類方法主要有兩種:一種以化學(xué)結(jié)構(gòu)來分；另一種以形態(tài)來分。前一種分類方法比較科學(xué)，后一種方法也有其實用的一面。按環(huán)氧基相連的化合物結(jié)構(gòu)分類，環(huán)氧樹脂大致可分成以下幾類：1.2.2特性（1）粘接強度高，粘接面廣環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)中具有活性極大的環(huán)氧基、醚鍵、羥基，它們使環(huán)氧樹脂的分子和相鄰界面產(chǎn)生電磁吸附或化學(xué)鍵

8、，尤其是環(huán)氧基又能在固化劑作用下發(fā)生交聯(lián)聚合反應(yīng)，生成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的大分子，分子本身有一定的內(nèi)聚力。因此環(huán)氧樹脂型膠粘劑粘接性特強，一般粘接后的鋁合金剪切強度為2OMPa，最高可達(dá)58.8-63.7MPa。