聚醚型聚氨酯增強增韌環(huán)氧樹脂的研究

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1、維普資訊http://www.cqvip.com第23卷第3期化學反應(yīng)工程與工藝Vol23，No32007年6月ChemicalReactionEngineeringandTechnologyJune2007文章編號：1001-7631(2007)03-253-06聚醚型聚氨酯增強增韌環(huán)氧樹脂的研究郭紅紅單國榮翁志學(浙江大學化工系，化學工程國家重點實驗室，浙江杭州310027)摘要：用聚丙二醇(PPG4OO，PPGlOOO)與異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)反應(yīng)制備了聚氨酯(PU)預(yù)聚體，然后通過與環(huán)氧樹脂(EP)的加成反應(yīng)和環(huán)氧樹脂的固化反應(yīng)將聚氨酯引入環(huán)氧固化

2、物網(wǎng)絡(luò)，并研究了兩種聚醚型聚氨酯對環(huán)氧樹脂的改性效果。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，聚氨酯的引入不但起到了增韌的作用，而且使體系的強度有了很大的提高。隨聚氨酯用量增大，PU／EP材料拉伸強度、彎曲強度、沖擊強度均先增大后減小，過多的聚氨酯用量導致其不能接人環(huán)氧固化物網(wǎng)絡(luò)；分子鏈較短的PPG400型聚氨酯的改性效果優(yōu)于PPG1000，PU與EP的質(zhì)量之比的最佳值為15％～20；1，4-丁二醇／三羥甲基丙烷的引入能夠使體系中聚氨酯分子鏈增長并交聯(lián)成網(wǎng)狀，但并不能進一步提高PU／EP材料的強度和韌性。關(guān)鍵詞：環(huán)氧樹脂；聚醚型聚氨酯；改性；固化中圖分類號：TQ323．8文獻標識碼：A環(huán)氧樹脂

3、以其優(yōu)異的綜合性能在宇航、機械、化工、建筑等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。然而，作為一種熱固性樹脂，環(huán)氧樹脂固化物的脆性大大限制了其應(yīng)用。因此，環(huán)氧樹脂的增韌改性一直是學者們研究的一個重點。環(huán)氧樹脂增韌最常用的方法是利用橡膠彈性體改性Ll]，但該方法在改善環(huán)氧樹脂韌性的同時往往會降低其強度。將聚氨酯引入環(huán)氧固化物網(wǎng)絡(luò)使之與其形成互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)(IPN)不但能使環(huán)氧樹脂材料的韌性得到很大改善，而且也能使其強度得到提高。Hsieh等]將不同類型聚氨酯引入環(huán)氧固化物網(wǎng)絡(luò)，分別探討了在高剪切速率和低剪切速率下聚氨酯對環(huán)氧樹脂的增韌機理。Chen等。將聚酯型聚氨酯引入環(huán)氧固化物網(wǎng)絡(luò)

4、，同樣取得了良好的增韌增強效果。咪唑類化合物是一種綜合性能優(yōu)良的環(huán)氧樹脂固化劑，屬催化聚合型固化劑，其中2～乙基一4一甲基咪唑(2，4-EMI)能在中等溫度下實現(xiàn)環(huán)氧樹脂的固化，較低溫度下潛伏期長，便于環(huán)氧樹脂材料的制備Ⅲ。本研究以2，4-EMI為固化劑，研究了不同鏈長線性聚醚型聚氨酯引入對體系韌性和強度的影響，探討了體系中的反應(yīng)及其增韌機理，為環(huán)氧樹脂的增強增韌提供技術(shù)參考。1實驗部分1．1原料雙酚A型環(huán)氧樹脂(E一51)，江蘇吳江合力樹脂有限公司；2一乙基一4一甲基咪唑(2，4-EMI)，天津化學試劑有限公司；異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)，百靈威化學試劑；聚

5、丙二醇(PPG400，PPG1000)，浙江紹興恒豐聚氨酯有限公司；1，4-丁二醇(1，4-BD)，上?；瘜W試劑采購供應(yīng)五聯(lián)化工廠；三羥甲基丙烷(TMP)，天津化學試劑研究所；二月桂酸二丁基錫(DBTDL，丙酮稀釋)，百靈威化學試劑。1．2試樣制備聚氨酯(PU)預(yù)聚體：在50mL反應(yīng)釜中稱取一定量的IPDI，加入適量的催化劑DBTDL，收稿日期：2007—03—16；修訂日期：2007—04—28作者簡介：郭紅紅(1983一)，男，碩士研究生；單國榮(1968一)，男．教授，博士生導師，通訊聯(lián)系人。E-mail；shangr@zjuedu．a(chǎn)ll維普資訊http:

6、//www.cqvip.com254化學反應(yīng)工程與工藝2007年6月．co7O℃恒溫下邊攪拌邊緩慢加人定量PPG，PPG的量按一NCO與～OH摩爾比為2確定。定時取樣采用二正丁胺法r]分析～NCO轉(zhuǎn)化率。聚氨酯(Pu)／環(huán)氧樹脂(EP)共混材料：在250mL三口燒瓶中稱取100g環(huán)氧樹脂和適量催化劑DBTDL，70℃恒溫水浴下加人一定量上述聚氨酯預(yù)聚體，攪拌進行預(yù)反應(yīng)。9Omin后加人固化劑2，4-EMI，攪拌均勻后澆鑄，固化。如需加人1，4-BD和TMP，則將其在預(yù)反應(yīng)加人PEG之前加人。1．3性能測試材料的拉伸和彎曲性能測試分別按GB／T1040—92和GB／

7、T9341—88用Zwick／Roell萬能試驗機測定；材料的沖擊性能按GB／T1843—96用CEAST6967型擺錘沖擊儀測定，材料無缺口。紅外光譜分析在Necolet5700傅立葉變換紅外光譜儀上進行，液態(tài)試樣涂在由溴化鉀壓成的薄片上，固化后的試樣混人溴化鉀中碾細、壓片后測試。玻璃化溫度測定在Perkin-ElmerDSC7型差示掃描量熱儀上進行，掃描溫度40~240℃，掃描速率2O℃／rain，高純N2氣氛。2結(jié)果與討論2．1聚氨酯預(yù)聚體的制備聚氨酯預(yù)聚體的反應(yīng)如下：OOff由于IPD1分子中兩個異氰酸酯基團活性相差很大，在-NCO與一OH摩爾比為2的條件

8、下，可以保