环保型无溶剂环氧封端聚氨酯胶黏剂的研制

无溶剂聚氨酯胶黏剂是一种新型的环保型胶黏剂,有着比水性聚氨酯更加优异的性能。实验采用聚多元醇（PPG、PTMG）、甲苯二异氰酸酯（TDI）为主要原料,在特定条件下合成聚氨酯预聚体（PUP）,然后加入环氧树脂（E44）和缩水甘油（Glycidyl）对聚氨酯预聚体进行封端反应,再加入环氧树脂（E44）与活性稀释剂,制备出环保型无溶剂环氧封端聚氨酯/环氧树脂胶黏剂,同时采用固化剂间苯二甲胺（m-XDA）与促进剂2,4,6-二氨基甲基苯酚（DMP-30）固化,大大提升了体系的固化速度。考查了不同配比的聚氨酯与环氧树脂,及采用不同的活性稀释剂对胶黏剂的性能的影响,结果表明：添加了15%的660型稀释剂的G/E-PU（PTMG-2000）/EP（E-44）/活性稀释剂复合体系的黏度仅为0.3Pa.s;加入5%的D-085型稀释剂的G/E-PU（PTMG-2000）/EP（E-44）/活性稀释剂体系其拉伸剪切强度最好,可以达到21.63MPa。     

聚氨酯改性环氧树脂性能研究

采用2,4-甲苯二异氰酸酯、聚乙二醇为主要原料合成端异氰酸酯基聚氨酯预聚体,将预聚体和环氧树脂、活性稀释剂混合。用D-230进行固化,得到PU／EP增韧固化物。研究了聚氨酯不同含量对环氧树脂力学性能的影响,并用FT—IR进行了表征。用DMA研究了PU／EP固化物的阻尼性能。结果表明,加入聚氨酯预聚体明显改善了EP的阻尼性能;随着DMA测试频率的增大,tan δ-T谱向高温移动。     

SMC基材粘接用双组分聚氨酯胶粘剂的研制

研究了用于粘接SMC(纤维增强塑料)基材的双组分PU(聚氨酯)胶粘剂的配方,考察了PU预聚体、硅烷偶联剂、EP(环氧树脂)和表面处理方式等对胶粘剂在SMC基材上的粘接强度和硬度的影响。研究结果表明:加入PU预聚体、硅烷偶联剂和EP后,PU胶粘剂对SMC基材的粘接效果明显改善,剪切强度增大,基材破坏率达到100%。     

二缩水甘油乙醇胺封端聚氨酯/环氧树脂胶粘剂的研制

以二缩水甘油乙醇胺(DGEEA)作为端-NCO型PU(聚氨酯)预聚体的封端剂,合成了具有高反应活性的GAPU(端缩水甘油胺型聚氨酯)。采用红外光谱(FT-IR)法对其结构进行表征,应用滴定分析法确定了中间产物和目标产物的羟值、环氧值和-NCO值,考查了不同柔性链段对产品力学性能的影响。结果表明:间苯二甲胺(m-XDA)作为EP/GAPU体系的固化剂,具有相对最好的固化效果;当多元醇为聚四氢呋喃醚二醇(PTMG-1000)时,PTMG-1000-GAPU/m-XDA体系的综合力学性能较好,其剪切强度为8.28 MPa,剥离强度为1.52 kN/m。     

无溶剂型双组分EP改性PU胶粘剂的研制

以聚醚二元醇、改性MDI(4,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯)及PAPI(多亚甲基多苯基多异氰酸酯)为主要原料,合成了PU(聚氨酯)预聚体;然后以EP(环氧树脂)作为PU预聚体的改性剂,制备出一种软包装用无溶剂型双组分EP改性PU胶粘剂。研究结果表明:该胶粘剂的Tg(玻璃化转变温度)为-17.9℃;当m(EP)∶m(-NCO)=(0.99~1.04)∶1时,主剂黏度适中,EP改性PU胶粘剂具有良好的综合性能。     

固化促进剂对快速固化EP胶粘剂性能的影响

以E-51/TDE-85为复合EP(环氧树脂),三氟化硼乙胺、DMP-30[2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚]和2,4-咪唑为固化促进剂,三氧化二铝(Al2O3)为填料,采用自制固化剂制备快固型EP胶粘剂。研究结果表明:促进剂的加入可不同程度加速EP胶粘剂的固化速率、缩短固化时间;与其他两种促进剂相比,三氟化硼乙胺具有良好的潜伏性,以此作为促进剂时,相应EP胶粘剂的颜色、固化速率和剥离强度等俱佳;当固化温度为150℃、固化时间为10 min和w(三氟化硼乙胺)=1%(相对于EP总质量而言)时,EP胶粘剂的综合性能相对最好。     

无溶剂型双组分聚氨酯接枝环氧树脂胶粘剂的制备及性能

以PEG(聚乙二醇)和IPDI(异佛尔酮二异氰酸酯)为原料合成—NCO封端的PU(聚氨酯)预聚体,再与EP(环氧树脂)反应生成PU接枝EP,作为A组分;然后以胺类固化剂为B组分,制备出无溶剂型双组分EP/PU胶粘剂。研究结果表明:当n(IPDI)∶n(PEG)=3∶2、体系中w(PU预聚体)=20%(相对于EP质量而言)时,EP/PU胶膜的综合性能最好;拉伸强度为50.13 MPa,断裂伸长率为12.15%,剪切强度为9.71 MPa,冲击强度为30.09 kJ/m~2。     

环氧树脂改性水性聚氨酯的制备及性能研究

采用E-20型环氧树脂(EP)在70℃下对聚氨酯(PU)预聚体进行改性得到改性预聚体,然后将该改性预聚体进行乳化制备了EP改性PU乳液。研究了预聚体的改性反应过程、改性PU乳液的粒径及分布、乳液浇铸膜的性能及经热固化后的膜的性能。结果表明,在预聚体改性过程中,部分异氰酸酯基团主要与EP结构中的羟基发生了反应,形成了以EP封端的PU链;改性PU乳液的粒径随EP用量的增加而增大,且分布变宽;随EP用量的增加,改性乳液浇铸膜的抗水性增加、力学性能提高;将膜进行后固化,在温度达到130℃时,改性树脂中的大部分环氧基团与预聚体链上的羧基发生交联反应,使改性树脂的耐水性能和力学性能得以明显提高。     

聚氨酯改性环氧树脂的合成及其复合材料性能研究

以2,4-甲苯二异氰酸酯、聚乙二醇为主要原料合成端异氰酸酯基聚氨酯预聚体,与环氧树脂混合,用D-230进行固化,得到PU/EP复合材料。研究了聚氨酯不同含量对环氧树脂力学性能的影响,并用FTIR进行了表征,通过DMA研究了PU/EP复合材料的阻尼性能。结果表明,加入聚氨酯明显改善了EP的性能。     

聚氨酯预聚体的合成及其增韧环氧树脂胶粘剂的研究

EP(环氧树脂)/芳香胺胶粘剂固化体系具有良好的粘接性能和耐热性,但其固化温度较高,体系韧性较差且粘接强度不高。采用不同的异氰酸酯和聚醚多元醇按照一定的比例可合成多种端—NCO基PU(聚氨酯)预聚体,并以此作为EP的增韧改性剂。研究结果表明:当R=n(聚醚多元醇3050)∶n[HDI(六亚甲基二异氰酸酯)]=1∶2、w(PU预聚体)=10%(相对于EP质量而言)时,改性EP体系的拉伸剪切强度比未改性EP体系提高了80%。     

环氧树脂室温固化体系的研制及性能研究

以兼具引发剂和稀释剂功能的自制BH-1为固化剂,通过引入低黏度活性稀释剂,制备室温固化EP(环氧树脂)胶粘剂;然后以EP/BH-1/活性稀释剂为基体、单向玻璃纤维为增强材料,制备相应的复合材料。研究结果表明:当w(BH-1)=4%时,EP浇铸体的室温(25℃)凝胶时间约为8.5 h和玻璃化转变温度(Tg)为130.9℃,并具有优异的力学性能,其冲击强度为50.0 kJ/m2、拉伸强度和模量分别为0.075 GPa和2.80 GPa、弯曲强度和模量分别为0.136 GPa和3.02 GPa;当m(EP)∶m(BH-1)∶m(活性稀释剂)=100∶4∶10时,复合材料的弯曲强度(0.984 GPa)和层间剪切强度(56.1 MPa)分别提高了26.4%和15.2%。     

风电叶片用EP胶粘剂的研究

以不同增韧剂改性EP(环氧树脂)为基体树脂,采用曼尼希改性胺为固化剂制备了不同改性EP胶粘剂。研究结果表明:当增韧剂为聚氨酯(PU)预聚体时,相应的改性EP胶粘剂的粘接性能优异;在上述体系中加入玻璃纤维增强填料后,相应的改性EP胶粘剂的综合力学性能和粘接性能俱佳,其拉伸强度超过75.00 MPa、拉伸模量超过4.00 GPa、断裂伸长率超过4.00%且90°剥离强度超过10.00 kN/m,属于高韧性EP胶粘剂,并且完全满足风电叶片的使用要求。     

适用于低温固化的低黏度高强度环氧树脂结构胶

以碳酸丙烯酯(PC)为活性稀释剂、自制增韧型421固化剂/快固型DETA(二乙烯三胺)固化剂作为复合固化剂,制备环氧树脂(EP)结构胶。研究结果表明:当m(EP)∶m(PC)∶m(421)∶m(DETA)=100∶20∶24∶6.0时,EP结构胶的初始黏度(60 mPa.s)相对较低,其强度和韧性俱佳(拉伸强度为45 MPa、压缩强度为70 MPa和钢/钢剪切强度为12.0 MPa);该EP结构胶可低温固化(5℃或常温固化7 d后的拉伸强度基本一致),也是一款适用于冬季施工的低黏度高强度EP结构胶。     

无溶剂型单组分聚氨酯胶粘剂的研制

以聚醚二元醇(PPG)、改性MDI(4,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯)、PAPI(多亚甲基多苯基多异氰酸酯)、1,4-BDO(1,4-丁二醇)和环保型PU潜固化剂等为主要原料,采用预聚体法制得无溶剂型单组分聚氨酯(PU)胶粘剂。研究结果表明:该胶粘剂的玻璃化转变温度(Tg)为-26.9℃;当R=n(-NCO)/n(-OH)=6.5~9.0、w(-NCO)=3.5%、w(环保型PU潜固化剂)=3%和聚醚二元醇是相对分子质量为1 000的PPG210时,PU胶粘剂的黏度适中、固化速率较快和可操作性良好,并且其强度和韧性俱佳。     

阴离子改性PUA紫外光固化胶粘剂的制备及性能

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二羟甲基丁酸(DMBA)和聚四氢呋喃醚二醇(PTMG)等为主要原料,制得聚氨酯(PU)预聚体;然后将其与丙烯酸羟乙酯(HEA)反应,制得HEA封端的聚氨酯丙烯酸酯(PUA)预聚体;最后在PUA预聚体中加入中和剂等助剂,制备出阴离子改性PUA紫外光(UV)固化胶粘剂。研究结果表明:当w(DMBA中-COOH)=1.2%(相对于PU预聚体质量而言)、中和度=n(中和剂)∶n(DMBA)=80%、以PTMG为多元醇且偶联剂采用预处理法加入时,相应的阴离子改性PUA型UV固化胶粘剂的耐水性、粘接强度和耐久性俱佳。     

混合大二醇基聚氨酯弹性体/环氧树脂互穿网络聚合物的研究

以α,ω-双(γ-羟丙基)聚二甲基硅氧烷(BHPDMS)和聚氧四甲基二醇(PHMO)混合大二醇作为软链段,首先通过两步溶液聚合法合成了-NCO封端的混合大二醇基聚氨酯(PU)弹性体预聚物(PUT);然后以PUT和环氧树脂(EP)预聚物为原料、1,3-双(γ-氨丙基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷(BATS)为交联剂,采用同步溶液聚合法合成了PUT/EP互穿聚合物网络(PUT/EP I PN)。使用傅里叶红外光谱(FT-I R)法、动力学分析(DMA)法和扫描电子显微镜(SEM)法,对PUT和PUT/EP I PN进行分析和表征,并对其力学性能和表面疏水性进行测试。实验结果表明,PUT/EP I PN中不存在宏观相分离状态,仅发生微观相分离状态;当PUT/EP I PN中w(PUT)=50%时,PUT/EP I PN具有优异的综合力学性能和表面疏水性。