聚氨酯柔性固化剂的合成及增韧环氧树脂的研究

本文运用分子设计的方法合成出了端胺基聚氨酯（ATPU）结构的聚氨酯柔性固化剂，用FT—IR表征了ATPU的分子结构，通过DSC，TG等表征了ATPU／EP固化过程特性以及固化产物的性能。结果表明：红外光谱分析证实了ATPU的结构符合分子设计要求；柔性固化剂ATPU／EP固化体系相对于未改性即乙二胺／UP固化体系柔韧性和抗冲击性都有了大幅的提高；同时ATPU／EP固化物在热分解后期表现出更好的热稳定性。     

端胺基聚氨酯/环氧树脂胶粘剂的固化反应特征及其反应动力学研究

采用差示扫描量热法(DSC)研究了含有柔性链和刚性结构单元的端胺基聚氨酯(ATPU)对环氧树脂E-44固化反应过程特点和反应过程动力学的影响。结果表明,固化剂(ATPU)的掺加量对环氧树脂E-44固化反应过程有显著的影响,随着ATPU的增加,固化放热量增加。当ATPU的掺加量为1.6时,固化反应放热量达到最大值。固化温度研究表明,ATPU/E-44固化体系的等温固化起始温度和最高温度分别为121℃和177℃。固化反应的动力学研究表明,ATPU/E-44胶粘剂固化反应的表观活化能为81.8kJ/mol;固化反应的级数为1.3。     

聚醚型聚氨酯增强增韧环氧树脂的研究

用聚丙二醇(PPG400,PPG1000)与异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)反应制备了聚氨酯(PU)预聚体,然后通过与环氧树脂(EP)的加成反应和环氧树脂的固化反应将聚氨酯引入环氧固化物网络,并研究了两种聚醚型聚氨酯对环氧树脂的改性效果。结果发现,聚氨酯的引入不但起到了增韧的作用,而且使体系的强度有了很大的提高。随聚氨酯用量增大,PU/EP材料拉伸强度、弯曲强度、冲击强度均先增大后减小,过多的聚氨酯用量导致其不能接人环氧固化物网络;分子链较短的PPG400型聚氨酯的改性效果优于PPG1000,PU与EP的质量之比的最佳值为15%～20%;1,4-丁二醇/三羟甲基丙烷的引入能够使体系中聚氨酯分子链增长并交联成网状,但并不能进一步提高PU/EP材料的强度和韧性。     

缩水甘油封端聚氨酯的合成及其增韧改性环氧树脂的研究

以甲苯二异氰酸酯、聚丙二醇为主要原料,制得异氰酸酯基(—NCO)封端的聚氨酯预聚体(NCOPUR),然后利用缩水甘油进行再封端,制得缩水甘油封端聚氨酯(GAPUR)。采用FTIR对GAPUR的结构进行表征,用DSC分析GAPUR的微相分离,并研究了以间苯二甲胺作为固化剂固化GAPUR/环氧树脂(EP)复合体系的力学性能,利用在线FTIR监测复合体系的固化过程,用SEM观察固化体系拉伸断面的表面微观形貌。结果表明,间苯二甲胺在60℃固化2 h,体系可完全固化;GAPUR的加入显著提高了EP的韧性。     

端胺基聚氨酯／环氧树脂胶粘剂的固化过程特点研究

采用差示扫描量热法(DSC)研究了两种含有柔性链和刚性结构单元的端胺基聚氨酯(ATPU-2和 ATPU-1．5)对环氧树脂E-44固化反应过程特点的影响。结果表明,ATPU在胶粘剂中的含量对固化放热特征、 固化放热量和固化程度有显著的影响,随着ATPU的增加,固化放热量增加,固化度亦增加。     

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。     

二缩水甘油二甘醇胺封端聚氨酯/环氧树脂复合体系的热力学性能研究

以二缩水甘油二甘醇胺(DGDGA)作为端-NCO型聚氨酯(PU)预聚体的封端剂,合成出了具有高反应活性的二缩水甘油二甘醇胺封端的聚氨酯(DGDGAPU)。并用其改性环氧树脂,得到了固化速度匹配、相容性好的聚氨酯/环氧树脂复合体系。采用红外光谱(FT-IR)法对其结构进行表征,采用TG研究其热性能,通过冲击、压缩等方法研究其力学性能,并用SEM分析发现其形成了交联紧密的DGDGAPU/EP网络。结果表明,在加入50%环氧树脂时体系力学性能最佳。     

环氧树脂用柔性固化剂Ⅰ的研究

利用甲苯 2 ,4-二异氰酸酯与己二醇、乙二胺反应 ,合成端氨基聚氨酯 (ATPU) ,并用它与双酚A环氧树脂配置胶粘剂。研究反应物的投料比与ATPU分子量的关系和ATPU分子量对胶粘剂的综合力学性能的影响。发现随ATPU分子量的增加 ,胶粘剂的柔韧性增大 ,附着力降低 ,剥离强度出现最大值。结果表明通过分子设计并合成一定结构的柔性固化剂能改善环氧树脂胶粘剂的综合力学性能 ,可望实现其在飞行器吸波涂层中的应用     

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。     

PPE/EP体系的形态、固化行为和耐热性研究

用等温差示扫描量热法和红外光谱(FT-IR)研究了聚苯醚(PPE)/环氧树脂(EP)体系的固化反应,得出了固化反应程度与反应时间的关系曲线,结果表明在所研究的温度范围内,等温固化温度越高,PPE/EP体系的反应速率越快,最终的反应程度越高.红外的研究结果表明,在180℃固化2 h后,EP不能固化完全,这是由于在固化过程中,伴随着体系的凝胶及EP分子量的逐步增加,引起体系的粘度增大所致.采用扫瞄电子显微镜和综合热分析仪,分别研究了PPE/EP混合物固化材料的形态和耐热性.研究结果表明在PPE/EP体系中加入TAIC(triallylisocyanurate)可有效地提高体系的耐化学药品性,但体系的耐热性也将随着TAIC的加入降低;PPE/EP混合物的耐热性随着PPE含量的增加而提高.     

微波涂层用环氧树脂的固化剂研究

合成了不同分子量的端胺基聚氨酯作为固化剂改性双酚Ａ 环氧树脂, 并用作吸波涂层（ＲＡＣ） 胶粘剂, 研究了该固化剂对胶粘剂的柔韧性、附着力、剥离强度等性能的影响。结果表明： 用具有适当分子量的端胺基聚氨酯固化剂改性环氧树脂得到的ＲＡＣ 胶粘剂, 不仅其柔韧性得到大大改善, 其他性能也可满足飞行器的使用要求。     

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。     

聚氨酯柔性固化剂/环氧体系固化动力学及机理

通过不同升温速率下示差扫描量热分析(DSC)研究了自制的聚氨酯柔性固化剂ATPU/环氧树脂E-44体系的固化反应动力学及机理。通过Kissinger和Crane方程求解了表观活化能和反应级数等动力学参数,并运用该参数研究了固化反应速率常数、固化反应速率、固化度等的变化规律及影响因素。通过反应级数的研究证明了固化反应为一复杂反应,不同的固化交联反应同时发生,但主要进行的是伯氨基及仲氨基与环氧基之间的反应,该类反应使得体系得以固化。     

氰酸酯改性环氧树脂耐热性研究

采用热变形仪和红外光谱研究了氰酸酯树脂(CE)改性环氧树脂(EP)体系的4种不同配比和不同固化温度对产物的耐热性的影响。结果表明:加入CE树脂能显著提高EP的耐热性,但固化温度对CE树脂含量不同体系的热变形温度(HDT)影响程度有明显差别。CE/EP体系中EP过量时,提高固化温度,产物的HDT显著提高,在230℃以上固化反应才能完成;两者相当或CE过量时,固化温度在180～200℃时产物的HDT最高,提高固化温度,产物的HDT反而下降。CE含量不同时,反应生成的产物各异,这是造成固化物HDT差异的根本原因。     

DDS固化EP/MMT纳米复合材料性能研究

以4,4′-二氨基二苯砜(DDS)为固化剂,制备出一种剥离型MMT/EP(蒙脱土/环氧树脂)纳米复合材料。采用红外光谱(FT-IR)法、X射线衍射(XRD)法和动态力学分析(DMA)法等对复合材料的微观结构、插层剥离行为、热性能和力学性能等进行了研究。结果表明:MMT对EP分子结构无影响,有利于EP结构和性能的设计,也便于确定其固化工艺。在无促进剂的情况下,当体系中引入5%MMT(相对于EP质量而言)时,复合材料的干态热变形温度、玻璃化转变温度(Tg)、冲击强度和拉伸强度分别提高了39℃、21℃、27.30%和10.50%;适量的MMT能有效提高纳米复合材料的耐湿热性能。     

聚苯醚/环氧树脂体系的固化反应研究

用动态差示扫描量热法研究了PPO/EP体系的固化反应,其反应热和最大放热峰的峰温均随着PPO含量的增加而减小。采用程序升温DSC法,用Kissinger方程研究了PPO/EP体系的动力学特征,并计算得到了一些重要的动力学参数如表观活化能、反应级数等。红外和DSC研究表明,PPO/EP体系在固化过程中由于体系凝胶、EP分子量逐步增加以及PPO的存在引起体系的粘度升高等原因,导致固化反应没有进行完全。