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1、对聚氨酯改性环氧树脂的探究概述长期以来,人们采用各种物质对环氧树脂进行增韧,经常使用的有低分子量聚酰胺、聚醚、聚砜及邻苯二甲酸酯等,即所谓的塑性增韧机理。塑性增韧存在的问题当材料的韧性得到改进的同时,材料的力学性能遭到破坏。因此,如何解决增韧与增强的矛盾成为新的研究课题。聚氨酯(PUR)是一类常用的高分子材料,广泛应用于国民经济各领域。以甲苯一2,4一二异氰酸酯(TDI)和聚二醇类为原料合成的聚氨酯结构中,既有柔性的C-C链和C一0一C链,又有活性的酰胺基团,且与环氧树脂相容性好,这些是聚氨酯改性环氧树脂的有利因素。
2、若能够以Si-O-Si链替代部分C-一O一C链,材料的韧性和强度还应有进一步的提高,。改性后的环氧树脂,强度和韧性都得到提高,特别是用于环氧浇注、环氧涂料或环氧油墨等方面,应用范围扩大,使用寿命提高,具有良好的应用前景。实验部分主要原材料：干燥处理环氧树脂:E一331,环氧值0.51-0.54甲基六氢苯酐N-N一二甲基苄胺:化学纯,一缩二乙二醇:分子量106聚乙二醇:分子量190一210和370-460羟基硅油甲苯一2，4一二异氰酸酯聚二醇类和羟基硅油使用前要经过主要仪器设备：材料试验机冲击试验机PUR的制备以聚乙二
3、醇为原料的PUR将一定比例的甲苯—2，4—二异氰酸酯与聚二醇类试剂混合加入反应器在冰水浴(0℃)下反应30min,开始时反应液呈混浊状,当反应进行到一定阶段时,粘度变大,反应液呈澄清透明状,即为PUR。以经基硅油代替部分聚乙二醇PUR以一定比例的甲苯一2,4一二异氰酸酯与羟基硅油混合,加人反应器中,在120℃油浴下反应10min,反应液由浑浊变为澄清,粘度变大。然后冷却,室温下加入聚乙二醇,反应液变为乳白色混浊液,再反应lh,即得PUR。PUR改性环氧树脂的制备将一定量的环氧树脂、上述PUR树脂加人反应器中,加热至8
4、0℃,反应30min左右,即得PUR改性的环氧树脂〔简称改性环氧树脂)改性环氧树脂固化工艺条件改性环氧树脂以甲基六氢苯酐为固化剂,以N,N一二甲基苄胺为促进剂,按一定比例配制浇注液,在80℃下浇注,并在80℃凝胶化5h,然后升温至140℃,固化8h。性能检测冲击强度:采用冲击试验机,跨距6.854cm,按CB2571-81检测。拉伸强度:采用材料试验机,拉伸速率10mm/min,按GB2568一81检测。弯曲强度:采用材料试验机,弯曲速率10mm/min,跨距100mm,按GB2570一81检测。聚乙二醇分子量对改性
5、环氧树脂性能的影响不同分子量的聚乙二醇制成的PUR对环氧树脂浇注物增韧与增强的影响见表1。从表1可见,随着聚氨酯中聚乙二醇的分子量降低,改性环氧树脂的冲击强度、拉伸强度和弯曲强度皆提高,当分子量为10左右时达最佳值。这说明子量为10左右的聚乙二醇与TDI制成的聚胺酯对环氧树有明显的增韧与增强效果。表1聚乙二醇分子量对环氧树脂增韧与增强的影晌分子量冲击强度/KJ.m-2拉伸强度/MPa弯曲强度/MPa629.755.076.010011.778.0102.020010.158.875.04009.955.071.2空白
6、8.755.076.8TDI：聚乙二醇/（摩尔比）冲击强度/KJ.m-2拉伸强度/MPa弯曲强度/MPa1:1.513.382.5119.51:311.778.0102.01:x1.119.326.4空白8.755.076.8聚氨酯原料配比对改性环氧树脂性能的影响PUR不同原料配比对改性环氧树脂性能的影响见表2。从表2可见,当直接用聚乙二醇作为改性剂加人环氧树脂体系时,拉伸、冲击、弯曲性能都很差,可见游离的低分子量二醇类起不到改性作用,主要是聚氨酯的作用。当TDI:聚乙二醇为1:3左右时,拉伸、冲击、弯曲强度皆佳,这
7、是因为聚氨酯中的酰胺基团中存在着极性的羰基和活泼的仲胺氢原子,可以与环氧树脂中的环氧基开环交联,使聚氨酯的柔性链与环氧树脂以化学键结合,同时羰基与环氧树脂中的羟基形成分子间氢键，这样就达到了既增韧又增强的目的。表2PuR不同原料配比对改性环氧树脂性能的影响注:配比在1：1.5以下时,TDI与聚乙二醇会发生凝胶化反应,无法使用;空白为未加PUR的环氧树脂固化物羟基硅油替代部分聚乙二醇的PUR对改性环 氧树脂性能的影响考虑到有机硅链段柔韧性优于碳链,故在环氧树脂体系中引人有机硅链的PUR。表3为含有机硅链段的PUR对改性
8、环氧树脂性能的影响。从表3可看出,引入有机硅后,材料的冲击强度、弯曲强度都有提高,但未达到预想效果,这可能是因为羟基硅油的反应活性小,制成的改性PUR还是以二醇类为主,使有机硅不能以化学键与环氧树脂结合,相容性不好之故。表3含有机硅链段的PUR对改性环氧树脂能的影响注:空白为未加PUR的环氧树脂固化物聚乙二醇：羟基硅油/(摩尔比)冲击强度/KJ
