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1、對聚氨酯改性環(huán)氧樹脂的探究概述長期以來,人們采用各種物質對環(huán)氧樹脂進行增韌,經常使用的有低分子量聚酰胺、聚醚、聚砜及鄰苯二甲酸酯等,即所謂的塑性增韌機理。塑性增韌存在的問題當材料的韌性得到改進的同時,材料的力學性能遭到破壞。因此,如何解決增韌與增強的矛盾成為新的研究課題。聚氨酯(PUR)是一類常用的高分子材料,廣泛應用于國民經濟各領域。以甲苯一2,4一二異氰酸酯(TDI)和聚二醇類為原料合成的聚氨酯結構中,既有柔性的C-C鏈和C一0一C鏈,又有活性的酰胺基團,且與環(huán)氧樹脂相容性好,這些是聚氨酯改性環(huán)氧樹脂的有利因素。
2、若能夠以Si-O-Si鏈替代部分C-一O一C鏈,材料的韌性和強度還應有進一步的提高,。改性后的環(huán)氧樹脂,強度和韌性都得到提高,特別是用于環(huán)氧澆注、環(huán)氧涂料或環(huán)氧油墨等方面,應用范圍擴大,使用壽命提高,具有良好的應用前景。實驗部分主要原材料：干燥處理環(huán)氧樹脂:E一331,環(huán)氧值0.51-0.54甲基六氫苯酐N-N一二甲基芐胺:化學純,一縮二乙二醇:分子量106聚乙二醇:分子量190一210和370-460羥基硅油甲苯一2，4一二異氰酸酯聚二醇類和羥基硅油使用前要經過主要儀器設備：材料試驗機沖擊試驗機PUR的制備以聚乙二
3、醇為原料的PUR將一定比例的甲苯—2，4—二異氰酸酯與聚二醇類試劑混合加入反應器在冰水浴(0℃)下反應30min,開始時反應液呈混濁狀,當反應進行到一定階段時,粘度變大,反應液呈澄清透明狀,即為PUR。以經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異氰酸酯與羥基硅油混合,加人反應器中,在120℃油浴下反應10min,反應液由渾濁變?yōu)槌吻?粘度變大。然后冷卻,室溫下加入聚乙二醇,反應液變?yōu)槿榘咨鞚嵋?再反應lh,即得PUR。PUR改性環(huán)氧樹脂的制備將一定量的環(huán)氧樹脂、上述PUR樹脂加人反應器中,加熱至8
4、0℃,反應30min左右,即得PUR改性的環(huán)氧樹脂〔簡稱改性環(huán)氧樹脂)改性環(huán)氧樹脂固化工藝條件改性環(huán)氧樹脂以甲基六氫苯酐為固化劑,以N,N一二甲基芐胺為促進劑,按一定比例配制澆注液,在80℃下澆注,并在80℃凝膠化5h,然后升溫至140℃,固化8h。性能檢測沖擊強度:采用沖擊試驗機,跨距6.854cm,按CB2571-81檢測。拉伸強度:采用材料試驗機,拉伸速率10mm/min,按GB2568一81檢測。彎曲強度:采用材料試驗機,彎曲速率10mm/min,跨距100mm,按GB2570一81檢測。聚乙二醇分子量對改性
5、環(huán)氧樹脂性能的影響不同分子量的聚乙二醇制成的PUR對環(huán)氧樹脂澆注物增韌與增強的影響見表1。從表1可見,隨著聚氨酯中聚乙二醇的分子量降低,改性環(huán)氧樹脂的沖擊強度、拉伸強度和彎曲強度皆提高,當分子量為10左右時達最佳值。這說明子量為10左右的聚乙二醇與TDI制成的聚胺酯對環(huán)氧樹有明顯的增韌與增強效果。表1聚乙二醇分子量對環(huán)氧樹脂增韌與增強的影晌分子量沖擊強度/KJ.m-2拉伸強度/MPa彎曲強度/MPa629.755.076.010011.778.0102.020010.158.875.04009.955.071.2空白
6、8.755.076.8TDI：聚乙二醇/（摩爾比）沖擊強度/KJ.m-2拉伸強度/MPa彎曲強度/MPa1:1.513.382.5119.51:311.778.0102.01:x1.119.326.4空白8.755.076.8聚氨酯原料配比對改性環(huán)氧樹脂性能的影響PUR不同原料配比對改性環(huán)氧樹脂性能的影響見表2。從表2可見,當直接用聚乙二醇作為改性劑加人環(huán)氧樹脂體系時,拉伸、沖擊、彎曲性能都很差,可見游離的低分子量二醇類起不到改性作用,主要是聚氨酯的作用。當TDI:聚乙二醇為1:3左右時,拉伸、沖擊、彎曲強度皆佳,這
7、是因為聚氨酯中的酰胺基團中存在著極性的羰基和活潑的仲胺氫原子,可以與環(huán)氧樹脂中的環(huán)氧基開環(huán)交聯(lián),使聚氨酯的柔性鏈與環(huán)氧樹脂以化學鍵結合,同時羰基與環(huán)氧樹脂中的羥基形成分子間氫鍵，這樣就達到了既增韌又增強的目的。表2PuR不同原料配比對改性環(huán)氧樹脂性能的影響注:配比在1：1.5以下時,TDI與聚乙二醇會發(fā)生凝膠化反應,無法使用;空白為未加PUR的環(huán)氧樹脂固化物羥基硅油替代部分聚乙二醇的PUR對改性環(huán) 氧樹脂性能的影響考慮到有機硅鏈段柔韌性優(yōu)于碳鏈,故在環(huán)氧樹脂體系中引人有機硅鏈的PUR。表3為含有機硅鏈段的PUR對改性
8、環(huán)氧樹脂性能的影響。從表3可看出,引入有機硅后,材料的沖擊強度、彎曲強度都有提高,但未達到預想效果,這可能是因為羥基硅油的反應活性小,制成的改性PUR還是以二醇類為主,使有機硅不能以化學鍵與環(huán)氧樹脂結合,相容性不好之故。表3含有機硅鏈段的PUR對改性環(huán)氧樹脂能的影響注:空白為未加PUR的環(huán)氧樹脂固化物聚乙二醇：羥基硅油/(摩爾比)沖擊強度/KJ
