聚氨酯接枝改性环氧树脂的制备和性能_潘光君.pdf
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第 24 卷第 12 期 高分子材料科学与工程 Vol. 24 ,No. 12
2008 年 12 月 POL YMER MA TERIAL S SCIENCE AND EN GIN EERIN G Dec. 2008
聚氨酯接枝改性环氧树脂的制备和性能
潘光君 , 辛浩波 , 陈由亮
(橡塑材料与工程教育部重点实验室 ,青岛科技大学功能高分子研究所 ,山东 青岛 266042)
摘要 :用端异氰酸酯基聚醚型聚氨酯 ( PU)接枝改性环氧树脂 ( EP) ,通过 FT2IR、DSC、DMTS、SEM 分别
研究了 E51 及其改性后分子链的基团变化、改性 EP 的热性能、动态性能以及断面形貌结构 ,并测试了
其力学性能。结果表明 ,PU 分子链已接枝到 E51 的分子链上 ;随 PU 链段含量的增加 , EP 的冲击强度
明显提高 ,是未改性的两倍多 ,硬度和弯曲强度降低 ,玻璃化转变温度提高 ;改性后的 EP 不仅内耗峰高 ,
而且内耗峰向高温方向拓展 ,温域变窄 ;改性 EP 的断面呈团状颗粒均匀分布。
关键词 : PU 增韧环氧树脂 ;接枝改性 ;冲击强度
中图分类号 : TQ323. 5 文献标识码 :A 文章编号 :100027555 (2008) 1220066204
收稿日期 : 2007210223 ; 修订日期 : 2007211227
联系人 : 辛浩波 ,主要从事功能高分子及高分子材料高性能化结构与性能的研究 , E2mail :xin2hb7902 @sohu. com
环氧树脂是一种热固性树脂 ,因其有优异
的粘接性、力学强度、电绝缘性及良好的加工工
艺性等特性而广泛应用于胶粘剂、涂料、复合材
料基体等方面 ,但因其质脆、抗冲击韧性差等缺
点限制了其应用范围 [1 ,2 ] 。聚氨酯弹性体
( PU E)具有优异的耐磨性能、较高撕裂强度、伸
长率大、硬度范围宽、减震效果好等优异性
能[3 ] 。而聚醚型聚氨酯结构中 ,有柔性的 C -
O - C 链 ,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[4～6 ] 。
本文通过用聚醚多元醇合成主链两端为异
氰酸酯基团的 PU 预聚体 ,并控制异氰酸根与
环氧树脂中羟基的反应 ,把 PU 链段接枝到环
氧树脂主链上以改性环氧树脂 ;并采用 FT2IR、
DSC、DM TS 和 SEM 分别考察了 PU 对环氧树
脂的分子结构、热性能、动态力学性能以及断面
形貌的影响。
1 实验部分
1. 1 主要原料
环氧树脂 E51 :环氧值 0148 mol/ 100g～
0154 mol/ 100g ,上海树脂厂 ;聚四氢呋喃醚二
元醇 ( PTM G) :羟值 107 mg KOH/ g～118 mg
KOH/ g ,日本三井公司 ;甲苯二异氰酸酯 ( TDI2
80) :纯度大于99. 5 % ,日本三井公司 ;对苯二
胺 :A. R. ,上海五联化工厂 ;二月桂酸二丁基锡
( T212) :C. P. ,天津市广成化学试剂有限公司。
1. 2 聚氨酯改性环氧树脂的合成
1 . 2 . 1 PU 预聚体的合成 :向备有搅拌器、测
温头、真空接口的三口烧瓶中加入定量 PT2
M G ,升温至 100 ℃～110 ℃,真空脱水 215 h ,
降温至 50 ℃～60 ℃卸真空 ,加入计量好的
TDI280 ,快速搅拌 ,待温度稳定后 ,升温并控制
为 80 ℃～85 ℃,反应 215 h 得到 PU 预聚体。
1 . 2 . 2 改性环氧树脂的制备 :在定量的环氧树
脂 (真空脱水 215 h) 中加入合成好的 PU 预聚
体 ,并滴加少许 T212 催化剂 ,80 ℃～85 ℃反
应 2 h ,真空脱气 015 h 得到聚氨酯改性的环氧
树脂。
1 . 2 . 3 固化反应 :称取定量的改性环氧树脂 ,
加入适量对苯二胺固化剂 ,迅速搅拌均匀后倒
入模具 ,待出现凝胶现象立即合模。固化工艺 :
10 MPa、1 h/ 100 ℃+ 1 h/ 120 ℃+ 1 h/ 160 ℃。
1 . 2 . 4 试片后处理 :脱模后的试片于 150 ℃的
烘箱中恒温 4 h ,取出后置放 5 d ,即可裁片测
试。
1. 3 性能测试
1 . 3 . 1 红外和 DSC 分析 :采用德国 BRU KER
公司 FT2IR V ERTEX 7O 型红外光谱仪进行衰
减全反射分析。用瑞士梅特勒2托利多公司的
METTL ER2TOL EDO DSC822e 型差示扫描量
热仪进行 DSC 测定 ,升温速率 10 ℃/ min , N2
保护 ,升温范围 25 ℃～300 ℃。
1 . 3 . 2 DM TS 和 SEM 分析
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