新型液晶聚氨酯∕环氧树脂复合材料的制备及性能.pdf

《新型液晶聚氨酯∕环氧树脂复合材料的制备及性能.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、新型液晶聚氨酯／环氧树脂复合材料的制备及性能黄跃东(吉林工业职业技术学院，吉林吉林132013)摘要：聚氨酯／环氧树脂复合材料一直以来都是复合材料领域的研究热点．本文通过研究聚氨酯／环氧树脂复合材料制备方法并对其进行了改进设计，利用模压成型工艺以液晶聚氨酯和环氧树脂(E一51)制备了一种新型液晶聚氨酯／环氧树脂复合材料，并通过力学性能测试，热重分析和电镜分析对其性能进行了分析并探讨了其增韧机理。结果表明，加入质量分数为12％的端一NCO聚氨酯，可使复合材料的冲击强度提高1．5倍，拉伸强度和弯曲强度也可以得

2、到明显的增强，具有更高的耐高温性能。关键词：液晶聚氨酯；环氧树脂；复合材料；制备方法；性能分析环氧树脂作为一种重要的工业材料，其具有较强的力学强度和粘结性，并且在加工过程中其固化收缩率极低，具有非常高的热稳定性和绝缘性，在各个领域得到了广泛的应用，但是由于环氧树脂在固化后其交联密度非常高，具有非常大的内应力，这使得环氧树脂同时存在着质脆、抗疲劳性较差的缺点，为了进一步提高环氧树脂的应用范围，就必须解决环氧树脂这一缺点。针对环氧树脂这一缺点，目前常用的方法就是利用热致性液晶聚合物(TLCP)来对环氧树脂进行

3、改善IIITLCP是一种高性能高分子材料，具有高强度、高模量和自增强等特点91，在液晶的状态下其呈现出特有的流体特性和优良的热稳定性，将TLCP加入到环氧树脂中对其进行改善制造成复合材料可以有效的改善环氧树脂的强度和耐热性，但是如何确定合成条件㈣，确保利用TLCP与环氧树脂合成的复合材料的性能最佳是目前利用TLCP来改善环氧树脂的强度和耐热性的关键，也是目前高强度、高耐热性环氧树脂负荷材料研究领域的热点”4l。本文利用模压成型工艺以液晶聚氨酯和环氧树M旨'(E-51)$1J备了一种新型液晶聚氨酯／环氧树脂

4、复合材料，通过加入质量分数为15％的端-NCO聚氨酯，使复合材料的冲击强度、拉伸强度和弯曲强度得到明显的增强，具有更高的耐高温性能。1液晶聚氨酯，环氧树脂制备实验设计聚氨酯是一种由多元异氰酸酯和多元羟基化合物通过逐步的加成化学反应生成的一种具有氨基甲酸酯基团的聚合物，其又被称为氨基甲酸酯，是合成材料的一种重要原料，具有可发泡性、高弹性、耐低温性和良好的绝缘性等特点，本文在设计实验中将通过聚氯酯作为改良剂，与环氧树脂进行合成形成一种新的液晶聚氨酯／环氧树脂复合材料，有效的提高其冲击强度、拉伸强度、弯曲强度和

5、耐高温性能。1．1实验材料及设备实验过程中主要使用的实验材料有国药集团化学试剂有限公司生产的的聚乙二醇、武汉江北化学试剂厂生产的甲苯一2，4一二异聚酸酯(TDI-80)、武汉江北化学试剂厂生产的4，4一二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、天津博迪化学有限公司生产的分析纯二正丁胺、异丙醇和盐酸，天津市可米欧化学试剂开发中心生产的指示剂溴酚蓝、自制的蒸馏水、岳阳石油化工总厂生产的环氧树脂E-51、武汉宏达化学试剂厂生产的N，N一二甲基卡胺(BDMA)。实验设备主要有精密增力电动搅拌器、电热恒温水浴锅、通风厨、红外

6、光谱仪NICPLET60和常规的玻璃仪器、万能拉伸试验机、扫描电子显微镜、综合热分析仪等。在进行实验的过程中首先让TDI-80与聚乙二醇进行预聚合反应，同时在反应之前对聚乙二醇进行脱水处理，去除聚乙二醇中的水分，其脱水处理方法主要是通过蒸馏法进行，将聚乙二醇装入到三口瓶中，然后加热升温到110摄氏度，将其空气抽出至真空状态四到五个小时。由于经过预聚合反应后形成的聚体中会含有一定数量的NCO基团，在预处理的过程中还需要对环氧树脂进行脱水处理，其处理方法与聚乙二醇脱水处理方法相同。1。2端一NCO基聚氨酯预聚

7、物的制备先脱除低聚物多元醇所含的少量的水，在氨气环境下，边搅拌边向多异氰酸酯中加入低聚物多元醇，同时保持良好的散热，让反应产生的热量及时散出，保持温度控制在70到80％内保持90分钟，即可得到端-NCO基聚氨酯预聚物，同时在反应的过程中，可以适当的添加溶剂调节反应粘度和速度．1．3液晶聚氨酯，环氧树脂复合材料的制备得到端-NCO基聚氨酯预聚体之后，将环氧树脂进行除水处理后放入到烧杯中，然后将其冷却到50℃左右，按照一定比例加入聚氨酯预聚体，开启搅拌机搅拌三十分钟，然后加入固化剂BDMA进行混合，充分的混合

8、均匀后，采用模压成型技术对其进行固化，其固话过程为将混合均匀后的浇入到涂油脱模剂并且预热好的钢模中，然后采用程控升温的方式对其进行加热，最后加压冷却脱模，得到液晶聚氨酯，环氧树脂复合材料。2液晶聚氨酯，环氧树脂复合材料性能分析首先根据上述实验方法对聚氯酯含量对环氧树脂的力学性能的影响进行了分析，其结果如图l所示，聚氨酯的加入量的增加，整个环氧树脂复合材料的拉伸性能得到了明显的提升，一直到聚氯酯的百分比达到15％以后，其拉伸性能