聚醚型聚氨酯增强增韧环氧树脂的研究

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第23卷第3期化学反应工程与工艺Vol23，No32007年6月ChemicalReactionEngineeringandTechnologyJune2007文章编号：1001-7631(2007)03-253-06聚醚型聚氨酯增强增韧环氧树脂的研究郭红红单国荣翁志学(浙江大学化工系，化学工程国家重点实验室，浙江杭州310027)摘要：用聚丙二醇(PPG4OO，PPGlOOO)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(EP)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

2、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。关键词：环氧树脂；聚醚型聚氨酯；改性；固化中图分类号：TQ323．8文献标识码：A环氧树脂

3、以其优异的综合性能在宇航、机械、化工、建筑等领域得到广泛应用。然而，作为一种热固性树脂，环氧树脂固化物的脆性大大限制了其应用。因此，环氧树脂的增韧改性一直是学者们研究的一个重点。环氧树脂增韧最常用的方法是利用橡胶弹性体改性Ll]，但该方法在改善环氧树脂韧性的同时往往会降低其强度。将聚氨酯引入环氧固化物网络使之与其形成互穿聚合物网络结构(IPN)不但能使环氧树脂材料的韧性得到很大改善，而且也能使其强度得到提高。Hsieh等]将不同类型聚氨酯引入环氧固化物网络，分别探讨了在高剪切速率和低剪切速率下聚氨酯对环氧树脂的增韧机理。Chen等。将聚酯型聚氨酯引入环氧固化物网络

4、，同样取得了良好的增韧增强效果。咪唑类化合物是一种综合性能优良的环氧树脂固化剂，属催化聚合型固化剂，其中2～乙基一4一甲基咪唑(2，4-EMI)能在中等温度下实现环氧树脂的固化，较低温度下潜伏期长，便于环氧树脂材料的制备Ⅲ。本研究以2，4-EMI为固化剂，研究了不同链长线性聚醚型聚氨酯引入对体系韧性和强度的影响，探讨了体系中的反应及其增韧机理，为环氧树脂的增强增韧提供技术参考。1实验部分1．1原料双酚A型环氧树脂(E一51)，江苏吴江合力树脂有限公司；2一乙基一4一甲基咪唑(2，4-EMI)，天津化学试剂有限公司；异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)，百灵威化学试剂；聚

5、丙二醇(PPG400，PPG1000)，浙江绍兴恒丰聚氨酯有限公司；1，4-丁二醇(1，4-BD)，上海化学试剂采购供应五联化工厂；三羟甲基丙烷(TMP)，天津化学试剂研究所；二月桂酸二丁基锡(DBTDL，丙酮稀释)，百灵威化学试剂。1．2试样制备聚氨酯(PU)预聚体：在50mL反应釜中称取一定量的IPDI，加入适量的催化剂DBTDL，收稿日期：2007—03—16；修订日期：2007—04—28作者简介：郭红红(1983一)，男，硕士研究生；单国荣(1968一)，男．教授，博士生导师，通讯联系人。E-mail；shangr@zjuedu．all维普资讯http:

6、//www.cqvip.com254化学反应工程与工艺2007年6月．co7O℃恒温下边搅拌边缓慢加人定量PPG，PPG的量按一NCO与～OH摩尔比为2确定。定时取样采用二正丁胺法r]分析～NCO转化率。聚氨酯(Pu)／环氧树脂(EP)共混材料：在250mL三口烧瓶中称取100g环氧树脂和适量催化剂DBTDL，70℃恒温水浴下加人一定量上述聚氨酯预聚体，搅拌进行预反应。9Omin后加人固化剂2，4-EMI，搅拌均匀后浇铸，固化。如需加人1，4-BD和TMP，则将其在预反应加人PEG之前加人。1．3性能测试材料的拉伸和弯曲性能测试分别按GB／T1040—92和GB／

7、T9341—88用Zwick／Roell万能试验机测定；材料的冲击性能按GB／T1843—96用CEAST6967型摆锤冲击仪测定，材料无缺口。红外光谱分析在Necolet5700傅立叶变换红外光谱仪上进行，液态试样涂在由溴化钾压成的薄片上，固化后的试样混人溴化钾中碾细、压片后测试。玻璃化温度测定在Perkin-ElmerDSC7型差示扫描量热仪上进行，扫描温度40~240℃，扫描速率2O℃／rain，高纯N2气氛。2结果与讨论2．1聚氨酯预聚体的制备聚氨酯预聚体的反应如下：OOff由于IPD1分子中两个异氰酸酯基团活性相差很大，在-NCO与一OH摩尔比为2的条件

8、下，可以保