聚氨酯改性环氧树脂的研究进展

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1、聚氨酯改性环氧树脂的研究进展摘要：由于环氧树脂具有优异的粘接性能和力学性能，因而得到了广泛的应用；但是由于其耐热性差、脆性大,极大的限制了其在高性能领域中的应用。聚氨酯具有高弹性、耐磨、抗撕裂等特点，且与环氧树脂相容性好。因此，利用聚氨酯改性环氧树脂能显著提高其力学性能，实现环氧树脂在众多领域的应用。本文综述了不同类型的聚氨酯改性环氧树脂的进展，并对其发展前景进行了展望。关键词：环氧树脂、聚氨酯、研究进展中图分类号：0623文献标识码：A一、前言环氧树脂(EP)具有优异的粘结性、机械强度、化学稳定性、电绝

2、缘性等优点，因而在机械、航天航空、涂料和粘接等领域得到了广泛的应用。但EP质脆、耐冲击性差、耐湿热性差及剥离强度和开裂应变低等缺点限制了其更广泛的应用。多年来对EP的改性研究一直是国内外学者研究热点,其中采用聚氨酯(PU)改性EP是一种有效的手段。PU具有高弹性、耐磨、抗撕裂等特点，且与EP相容性好。因此，利用PU改性EP能显著提高其力学性能，实现EP在众多领域的应用。二、端胺基PU增韧EP异氧酸酯与多務基化合物作用得到PU预聚体，该预聚体与普通脂肪胺或芳香胺反应能生成端氨基PU。通过端氨基PU与EP的固

3、化反应，使EP分子之间用柔性较大的聚瞇分子键接起来。以达到增韧的目的。官建国通过两步反应制得了端氨基PU。发现随PU分子量的增加，胶粘剂的柔韧性增大，附着力降低，剥离强度出现最大值。由于己二醇的柔性链段太短，该胶粘剂虽具有较高的粘接强度。但是柔韧性较低，因此对这种方法进行了改进，以聚乙二醇（PEG）代替己二醇，制得的PU预聚体与普通脂肪胺或芳香胺（如乙二胺、间苯二甲胺阳等）反应合成聚乙二醇型端氨基PU。通过固化可明显提高EP的韧性，使固化产物具有较高的断裂伸长率和剪切强度。结果表明，在固化工艺和EP与固化

4、剂的摩尔比相同的条件下，韧性固化剂PU的分子量和结构对增韧体系的冲击强度有较为显著的影响。固化剂分子量的大小决定了增韧体系交联网络的疏密程度，适度交联的弹性网络具有较好的冲击性能，当固化剂中柔性链段分子量的增加较多时，固化体系交联网络趋于疏松，体系的冲击强度反而下降。三、IPN增韧EPPU与EP形成互穿网络聚合物（IPN）增韧EP的方法是另一研究热点。IPN是组成和构型不同的均聚物或共聚物的物理混合物，是特殊的多相体系，其特点是一种材料无规则地贯穿到另一种材料中，使得IPN体系中两组分之间产生了协同效应，

5、起''强迫包容”的作用，得到比一般共混物更加优异的性能。在EP/PU互穿网络聚合物中.两相界面因各种极性基团或反应性基团的存在而引起的不同作用力（氢键和化学键），可有效地提高两聚合物的相容性和稳定性。在互穿网络聚合物形成过程中，环氧开环中所新产生的餐基与一NCO能发生反应，大分子多元醇中轻基与环氧基的反应。以及一NCO与环氧基发生反应形成嗯呢烷酮的反应.这三种反应形成网络间的化学键，构成了PU和EP分子链之间的化学接枝反应，有效地改善PU/EP体系中PU和EP分子间的相容性及相互贯穿，且固化反应动力学研究

6、表明。PU的加入可明显降低EP固化反应的表观活化能.Park等对制备的EP/PU互穿网络聚合物的界面性能和力学性能进行了研究。当PU含量在40%（wt）时，体系性能达到最佳。尤其体系的耐低温性能提高，同时改善了EP改性体系的耐冲击性能。另外。扩链剂、交联剂等催化剂的作用尤为重要，Harani等制备了化学接枝型IPN。在未加入扩链剂（1,4一丁二醇，BD）/交联剂（三拜甲基丙烷。TMP）之前，由于IPN的结构不够完善，链的缠结度较低等原因，尽管体系的冲击强度、断裂韧性均有所提高，但提高幅度甚小;而在加入少量

7、BD/TMP后，IPN结构的变化使得体系的冲击强度及韧性随PU含量的增加急剧升高，最后达到极值（此时冲击强度、断裂韧性为不加BD/TMP时的2倍多，为不加PU时的7倍)。刘冶球等［38'39］研究了制备工艺对PU/EP互穿网络聚合物微观结构、力学性能的影响，李芝华等H0］研究确定了PU改性TDE-85/MeTHPA树脂固化工艺，采用阶梯升温，分段固化的工艺。在该固化工艺制度条件下，PU改性TDE一85/MeTHPA树脂固化反应完全，能满足固化工艺要求。四、端硅氧烷低聚物改性EP有机硅氧烷具有低的表面张力、

8、良好的低温柔韧性和耐候性，如能将硅氧烷作为取代基引入到PU中。则改性的PU将兼具有硅氧烷和PU的双重优异性能。再利用硅氧烷封端低聚物改性EP,不仅能起到增韧的目的，提高力学性能，同时又能改善EP的耐热性和耐候性，这将是很有意义的。目前利用此体系来改性EP逐渐成为研究的重点。Okamatsu等第一步利用PPG、聚环氧戊烷(PTMG)、聚丙烯酸丁酯(PBA)的混合物作为二元醇，与异佛尔酮二异氧酸酯(IPDI)反应生成PU预聚物；第