聚氨酯/环氧树脂乳胶互穿聚合物网络的制备和表征

以甲苯二异氰酸酯、聚丙二醇和环氧树脂为主要原料,合成了聚氨酯(PU)/环氧树脂(EP)乳胶互穿聚合物网络(LIPN)。红外分析表明,样品中PU与EP各自的交联网络均已形成,且二者之间不存在化学键的结合;用TEM和粒度分析仪观察样品的乳胶粒子形貌和尺寸大小,样品未呈现核壳结构,且与PU乳液空白样品的乳胶粒子形貌和尺寸基本一致。动态力学分析表明样品中两种组分在分子尺度互穿。力学性能分析表明二者表现出显著的协同效应。     

聚氨酯与环氧树脂乳液互穿网络聚合物的制备

聚氨酯是一种无溶剂型的环保材料,传统聚氨酯以聚酯类与聚醚类多元醇为主[1],而这两种软段合成的聚氨酯的耐水性能与力学性能等有待提高[2][3]。聚碳酸亚丙酯二醇拥有较好的力学性能与耐水解能力。本研究采用聚碳酸亚丙酯二醇(PCD-2000)为软段[4]合成聚氨酯(WPU)。在此基础上,使用互穿网络技术,制备聚氨酯与聚丙烯酸酯的乳液互穿网络聚合物[5](PU/EP LIPN)。本实验主要探究了聚氨酯与环氧树脂的乳液能否形成互穿网络聚合物;不同环氧树脂固化剂添加方式对PU/EP LIPN的影响;不同量的后扩链[6]和固化剂加入量对PU/EP LIPN的涂膜性能的影响。实验结果表明,聚氨酯中的环氧树脂已经固化,成功建立了互穿网络结构;使用环氧树脂聚合物对聚氨酯进行改性之后,断裂伸长率明显下降,耐水性提高;在0.5后扩链系数时,乳液胶膜拥有较好的成膜性能,力学强度;耐水性随后扩链系数的变大先增强后减弱。     

聚氨酯／环氧树脂互穿网络聚合物相行为与断裂拉伸强度

制备了一系列聚氨酯／环氧树脂互穿网络聚合物ＰＵ／ＥＰＩＰＮ，由ＤＳＣ，ＴＭＴ和动态粘弹仪研究表明，ＩＰＮ在高温区存在的单一玻璃化转变温度Ｔｇ，ＩＰＮ的的相行为与其断裂伸强度的相关，并确认接枝共聚物的存在增强了ＩＰＮ的互穿效应。     

聚氨酯/环氧梯度互穿网络聚合物的弯曲行为

设计了一种新的梯度组分分布数学模型,采用梯度因子和梯度层数控制梯度组分的分布,并用逐层浇铸的方法制备了不同种类的EP/PU梯度互穿网络聚合物(IPNs)材料,对其弯曲行为进行了研究。研究结果表明,在相同质量比情况下,梯度IPNs的弯曲性能低于普通IPNs,并且梯度层数越多,梯度因子越大,弯曲性能越低,越容易发生弯曲变形。尽管弯曲性能有所降低,梯度IPNs的抗冲击性能要优于普通IPNs。     

聚氨酯／环氧树脂互穿网络聚合物相行为与粘接剪切性…

制备了一系列聚氨酯／环氧树脂互穿聚合物网络ＰＵ／ＥＰ ＩＰＮｓ，由ＤＣＳ、ＴＭＡ和ＤＤＶ研究表明，ＩＰＮｓ在高温区存在单一的玻璃化转变温度，Ｔｇ，ＩＰＮｓ的相行为与其粘接剪切强度相关，并确认接枝共聚物的存在增强了ＩＰＮｓ的互穿效应。     

聚氨酯/环氧梯度互穿网络聚合物微观形貌及力学性能研究

设计了一种新的梯度组分分布数学模型,采用梯度因子和梯度层数控制梯度组分的分布,并采用逐层浇铸的方法制备了聚氨酯(PU)/环氧(EP)梯度互穿网络聚合物(IPNs)材料,研究了其微观形貌和力学性能.研究结果表明,随着梯度组分舍量沿梯度方向的变化,不同梯度单层的相结构和断裂特性也呈现相应的变化,逐渐由分散相向连续相转变.从中心层到表面层,梯度单层的弯曲模量逐层降低,挠度逐层增大,梯度IPNs的弯曲强度和模量低于普通IPNs,抗冲击性能高于普通IPNs.     

高阻尼互穿聚合物网络的分子设计

从互穿聚合物网络(IPN)分子设计对阻尼性能影响的角度综述了近年来国内外主要的研究成果,内容涉及阻尼性能的评价,分子设计的理论依据,IPN组分的选择,分子主链的设计和侧链的引入,IPN组成的配比优化,以及合成条件的影响等方面,并展望了未来高阻尼IPN分子设计研究的前景.     

三元互穿聚合物网络材料阻尼性能研究

采用同步法制备了聚氨酯 /环氧树脂 /丙烯酸酯三元互穿聚合物网络 (IPN) ,采用动态力学分析法研究了IPN的阻尼性能 ,以及影响材料阻尼性能的因素。研究结果表明 :三元互穿聚合物网络力学损耗因子≥ 0 .6的温度范围在 2 8～ 75℃ ;≥ 1 .4 ,表现出优异的高温阻尼性能     

聚醚型聚氨酯/环氧树脂互穿网络聚合物的结构与性能研究

以4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯和聚醚及双酚A型环氧树脂为原料经共聚合成了聚氨酯(PU)/环氧树脂(EP)互穿聚合物网络(IPNs).通过改变聚氨酯结构及环氧树脂含量制备系列PU/EP的IPNs,并对其性能进行了研究.研究表明随着聚氨酯中两官能度聚醚用量增加,IPNs体系的亲水性增强、表面自由能增大;此外随着环氧树脂含量增多,整个IPNs体系的疏水性增强;力学性能测试表明,聚氨酯结构以及环氧树脂含量对PU/EP的IPNs材料力学性能影响较大.     

聚氨酯/环氧树脂互穿聚合物网络半硬泡沫的结构与性能

采用同步法合成了聚醚型聚氨酯/环氧树脂互穿聚合物网络半硬泡沫.通过FTIR,DMA,SEM研究了IPN半硬泡沫的化学结构、动态力学性能以及微观结构形态.FTIR分析表明了聚氨酯和环氧树脂的网络间存在接枝反应.很宽组成比范围内IPN半硬泡沫均显示出单一的宽温域玻璃化转变,而且该转变随着环氧树脂含量的增加向高温方向移动.通过SEM发现IPN半硬泡沫泡孔结构形状都比较均一.循环加载压缩发现所有IPN泡沫不仪压缩性能好而且具有很好的回弹性,大变形压缩后泡沫儿乎不变形,重复使用性能好.     

PU/VER IPN材料阻尼性能的研究

采用DMA法研究了热力学、动力学因素及组成比对聚氨酯/乙烯基酯树脂互穿聚合物网络(PU/VER IPN)材料阻尼性能的影响。研究发现:引入丙烯酸酯类单体为VER共聚单体,改善了常规以苯乙烯(St)为共聚单体的PU/VER(St)IPN材料的阻尼性能,含较长酯基的体系具有更优的阻尼性能;通过调整两网络的相对聚合速率及组成比,可使材料出现宽温域阻尼,合成的组成比为80/20、70/30及60/40的IPN材料,在至少近80℃的温域,阻尼因子(tanδ)>0.3。进一步通过TEM检测分析了IPN材料微观结构与阻尼性能的关系。     

改性聚天冬氨酸/聚(丙烯酸-丙烯酰胺)互穿网络吸水性树脂的制备及表征

以接枝γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)的聚琥珀酰亚胺(KPSI)、丙烯酸(AAc)和丙烯酰胺(AM)为原料,过硫酸钾(KPS)为引发剂,N,N’-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂,采用一步法在水体系中合成了改性聚天冬氨酸/聚(丙烯酸-丙烯酰胺)互穿网络吸水性树脂(KPAsp/P(AAc-AM)IPNAP)。探讨了组成对吸液性能的影响,当KPSI和AAc-AM质量比为1∶2,AM和AAc-AM质量比为1∶5时,IPNAP在去离子水和生理盐水中的溶胀倍率分别为713.5 g/g和145.4g/g。研究了吸水性树脂在不同介质中的溶胀行为,结果表明IPNAP对p H、温度、盐都表现出显著的敏感性。对吸水性树脂进行了傅里叶变换红外光谱、扫描电镜和热失重分析表征,表明制得的IPNAP是由KPAsp和P(AAc-AM)相互贯穿而成,第二网络的引入明显改善了树脂的孔道结构,且IPNAP比KPAsp具有更好的热稳定性。     

改性纳米氧化锆与水性聚氨酯复合涂层的防腐蚀性能

为了改进纳米氧化锆(ZrO_2)在涂料中的分散性,以丙酮为介质,用3-氨基丙基三甲氧基硅烷(APS)对纳米ZrO_2进行了改性,并在镀锡板表面制备了改性纳米ZrO_2/水性聚氨酯(WPU)复合涂层。通过扫描电镜、原子力显微镜、红外光谱、电化学测试、盐雾腐蚀、附着力测试等技术,研究了WPU与不同含量改性纳米ZrO_2复合涂层的防腐蚀性能。结果表明:改性纳米ZrO_2的含量为0.2%(质量分数)时,在WPU中的团聚现象消失,分散性良好,该复合涂层具有优良的耐蚀性和较大的附着力。     

无溶剂环氧涂料的制备及涂层性能研究

为提高环氧涂料在受力和形变等动态环境下的性能,通过对环氧树脂和固化剂等基础材料的筛选、涂膜柔韧性能的改善和防腐蚀底漆配方的设计,研制一款无溶剂环氧树脂工业防腐蚀涂料。选取黏度较低的J51型环氧树脂以及与其成膜性好且漆膜力学性能优异的WH-31型环氧固化剂作为主要成膜物质,通过环氧活性稀释剂(SM80)进行增韧,当SM80与环氧树脂比例为1:7时,涂层柔韧性可达1mm且与碳钢板拉拔附着力可达12MPa。在此基础上进行无溶剂环氧铁红底漆研制,得到施工方便、力学性能优异、耐水性良好、耐碱性良好,耐盐雾可达1000h的工业防腐蚀底漆。     

聚氨酯/环氧树脂互穿网络硬泡静态压缩塑性变形模式

采用同步法合成聚氨酯/环氧树脂互穿网络硬泡,通过FTIR和SEM研究其化学结构及微观结构形态,为研究其压缩响应及变形模式,对其进行静态压缩试验。结果表明:IPN硬泡的压缩行为表现出各向异性。平行发泡方向的压缩应力-应变曲线表现出三个变形阶段,其中平台阶段的显著特征是应变软化和局部变形。垂直发泡方向的压缩曲线则单调增加,平台阶段没有产生应变软化,整个压缩过程中试样变形均匀分布。IPN硬泡的静态压缩存在明显的应变率效应,环氧树脂含量对压缩性能影响显著。描述IPN硬泡压缩局部变形理论模型,变形带厚度和变形带前沿传播速度的理论值与试验值吻合较好,采用该模型分析研究IPN硬泡的压缩变形机理。     

聚硅氧烷嵌段聚氨酯／环氧树脂IPN的动态力学性能与形态结构

以甲苯-2,4-二异氰酸酯(TDI)、聚醚二元醇为主要原料制得-NCO封端的聚氨酯预聚体,其中加入少量端氨基聚硅氧烷,利用-NH2与-NCO反应而将聚硅氧烷链嵌段引入到聚氨酯预聚物链中,然后按一定比例加入环氧树脂E-51,并加入扩链剂、交联剂等,充分混匀后固化得到聚硅氧烷嵌段聚氨酯/环氧互穿网络聚合物(IPN)。对材料进行了扫描电镜(SEM)测试和动态力学分析(DMTA),结果表明,该互穿网络聚合物在-100℃~110℃范围内阻尼损耗因子tanδ>0.3,是一种优良的宽温域高性能阻尼材料,其性能与聚硅氧烷的含量和分子量的大小密切相关。     

EP/Al_2O_3叠层复合膜的微弧氧化-液料喷涂制备及其耐蚀性

铝合金微弧氧化膜表面封闭可有效改善其耐蚀性及表面粗糙度,目前采用涂料溶液封闭浸泡方式的研究不多。采用微弧氧化-液料喷涂方法在6061铝合金表面制备了环氧树脂(EP)/氧化铝(Al_2O_3)叠层复合膜,着重探讨了液态封闭料中EP浓度对复合膜耐蚀性的影响。通过接触角测试表征了EP液料在Al_2O_3多孔层表面的润湿性,并借助涡流测厚仪、光学显微镜、电化学工作站及盐雾试验研究了复合膜的厚度、表面形貌及耐蚀性。结果表明:当EP浓度为20%(体积分数)时,EP液料在Al_2O_3多孔层表面具有良好润湿性,接触角约为22.7°;制备出的EP/Al_2O_3叠层复合膜的厚度约为15.1μm,其腐蚀电流密度低至1.303 nA/cm~2,腐蚀电位可达-693.3 mV,且经过144 h盐雾试验后未出现腐蚀。     

接枝和非接枝聚氨酯/环氧树脂互穿网络聚合物的制备及其性能

采用分步法分别制备了接枝和非接枝聚氨酯(PU)/环氧树脂(EP)互穿网络聚合物(IPNs),研究了不同配比对材料力学性能和热性能的影响。红外结果显示接枝聚氨酯/环氧树脂互穿网络聚合物分子间形成了氨基甲酸酯的接枝结构;力学性能测试结果表明,聚氨酯的引入显著地提高了材料的力学性能,当m(PU)∶m(EP)=15∶85时,接枝聚氨酯/环氧树脂互穿网络聚合物的拉伸和冲击强度达到最大值(分别为36.7MPa和22.39kJ/m2),当m(PU)∶m(EP)=10∶90时,非接枝互穿网络聚合物拉伸和冲击强度达到最大值(分别为27.8MPa和19.34kJ/m2);TGA结果证实接枝互穿网络聚合物的热稳定性明显优于非接枝互穿网络聚合物。