聚氨酯对环氧树脂增韧性能研究

利用甲苯二异氰酸酯(TDI)和聚丙二醇(PPG)合成不同结构的端—NCO聚氨酯(PU)预聚体,然后由聚氨酯预聚体与环氧树脂进行接枝反应,制备聚氨酯改性环氧树脂。研究了聚氨酯预聚体结构和用量对改性环氧树脂力学性能的影响规律。结果表明,当聚醚多元醇选用PPG1000,且TDI∶PPG=2∶1时,制得的聚氨酯预聚体对环氧树脂的增韧效果最好,当ω(PU预聚体)=10%时,改性环氧树脂的应变和拉伸强度分别达到84. 7%和27. 1 MPa,是改性前的30. 47倍和3. 04倍。通过扫描电镜对聚氨酯的增韧机理进行了研究,发现改性前环氧树脂为脆性断裂,聚氨酯改性后的环氧树脂断裂时银纹明显增多,为韧性断裂。     

TDI型聚氨酯半预聚体增韧酚醛发泡材料的研究

用甲苯二异氰酸酯(TDI)型聚氨酯半预聚体对酚醛常温发泡材料进行改性研究,探讨了半预聚体的组成、用量对材料增韧效果的影响。结果表明,当TDI型聚氨酯半预聚体nNCO/nOH为4∶1、配方中聚氨酯半预聚体用量为5份,所制得材料回弹率达到35%,10%压缩强度达到0.26 MPa,能有效改进酚醛泡沬增韧性能。     

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。     

聚氨酯交联改性聚丙烯酸酯压敏胶的研究

采用溶液自由基共聚法合成了含有羟基的(甲基)丙烯酸酯共聚物(PA),采用预聚法合成了端-NCO基聚氨酯(PU)预聚体,然后将PA和PU预聚体混合均匀后制备PUA压敏胶。考察了n(-NCO)∶n(-OH)比例、不同相对分子质量(Mn)的聚丙二醇(PPG)和不同类型的聚醚合成的PU预聚体对PUA压敏胶性能的影响。实验结果表明,改性PUA压敏胶的剥离强度随着PU预聚体用量的增加而逐渐降低,最大降幅为8N/30mm左右,但残胶现象可消除;当n(-NCO)∶n(-OH)=3∶2、m(PA)∶m(PU)=10∶1且PPG的Mn为400时,所制取的PUA压敏胶的持粘性较未改性PA压敏胶提高了267%,但初粘性则有所降低;对Mn均为400的聚乙二醇(PEG)和PPG而言,由PEG400合成的PUA压敏胶比由PPG400合成的PUA压敏胶改性效果更好。     

PU改性TDE-85/ MeTHPA环氧体系的显微形貌特征研究

本实验选用聚醚二元醇、甲苯二异氰酸酯（TDI）作为原料，合成了聚醚型聚氨酯预聚体。采用该预聚体扩链剂1，4-丁二醇（1，4-BDO）、交联剂三羟甲基丙烷（TMP）对TDE-85／甲基四氢苯酐（MeTHPA）环氧树脂体系行改性。利用扫描电镜分析，探讨了聚氨酯（PU）改性TDE-85／甲基四氢苯酐（MeTHPA）环氧树脂体系结构特征。结果表明，当合成PＵ预聚体的PPG相对分子质量不同时，改性环氧树脂体系的表面形貌随聚氨酯预聚体加入量的变趋势是相同的。当聚氨酯含量较小时，呈明显的“海岛”结构。随着聚氨酯加入量增多到一定量时，两网络互穿程度高，相分离程度不明显，具有互穿网络聚合物结构特征。随着聚氨酯含量的继续增多，相区尺寸明显增大，两相相容变差，相界面变得较清晰。     

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%。     

聚氨酯预聚体接枝环氧树脂的制备及固化性能研究

采用分步法合成了聚氨酯(PU)预聚体/环氧树脂(E-51)接枝共聚物(g-PU/EP),以自制二聚酸聚酰胺为固化剂,对固化体系的固化性能进行了研究。结果说明:当PU预聚体/E-51质量比为20∶100时,固化体系的剪切强度(铝-铝)最大为14.1 MPa;SEM分析结果表明,接枝后固化物呈典型韧性断裂;TG分析表明,接枝改性对固化物耐热性的影响较小。     

聚氨酯-环氧树脂弹性体的合成

首先由聚醚(PPG)和甲苯二异氰酸酯(TDI)反应制得含有端异氰酸酯的预聚体,利用预聚体中的异氰酸酯基团与环氧树脂上的仲羟基反应合成端环氧基团的聚氨酯-环氧树脂,然后用低分子聚酰胺固化.通过改变预聚体中PPG3031含量和NCO/OH的比值得到不同的拉伸强度和硬度.实验结果表明:随着预聚体中PPG3031含量的增大,弹性体的拉伸强度增大,硬度也增大;随着预聚体中NCO/OH摩尔比的提高,弹性体的拉伸强度和硬度增大,断裂伸长率变化不大.     

聚氨酯预聚体接枝环氧树脂的制备及固化性能研究

采用分步法合成了聚氨酯(PU)预聚体/环氧树脂(E-51)接枝共聚物(g-PU/EP),以自制二聚酸聚酰胺为固化剂,对固化体系的固化性能进行了研究。结果说明:当PU预聚体/E-51质量比为20∶100时,固化体系的剪切强度(铝-铝)最大为14.1 MPa;SEM分析结果表明,接枝后固化物呈典型韧性断裂;TG分析表明,接枝改性对固化物耐热性的影响较小。     

耐热型聚氨酯的合成研究

以自制的含硅聚醚、聚氧化丙烯二醇(N-210)和2,4-甲苯二异氰酸酯(TDI)为主要原料,以氨丙基三甲氧基硅烷(DB-550)作为封端剂,制备耐热型PU(聚氨酯)。采用红外光谱(FT-IR)法、热失重分析(TGA)法对改性PU的结构和热稳定性能进行了分析,并探讨了各种因素对PU及其预聚体性能的影响。结果表明:当R值为1.5、预聚时间为3 h、预聚温度为40℃和m(自制含硅聚醚)∶m(N-210)=1∶7时,改性PU的耐热性和综合性能较好。     

室温固化环氧树脂结构胶粘剂的研究

制备了室温快速固化综合性能较好的聚氨酯改性环氧树脂结构胶粘剂,探讨了增韧剂、固化剂等因素对胶粘剂力学性能的影响,通过扫描电镜分析了胶粘剂断裂面的形貌特征,研究了胶粘剂形貌特征与力学性能的关系。结果表明:聚氨酯增韧环氧树脂既有物理交联产生“强迫互溶”和“协同效应”,又与环氧树脂发生了化学反应,产生的化学键进一步加强了聚合物交联密度和聚合物的强度,当PU预聚体用量为环氧树脂的40%时,聚氨酯与环氧树脂形成的互穿网络聚合物互穿程度最大,制备的胶粘剂力学性能最优,室温剪切强度达到20.16MPa。     

聚氨酯增韧环氧灌封材料的制备与表征

以异氰酸酯封端的聚氨酯预聚体（PU）与环氧树脂（EP）发生反应,制备了聚氨酯接枝改性环氧灌封材料。FTIR表明异氰酸酯封端的聚氨酯预聚体与环氧树脂中的仲羟基完全反应,同时考察了活性稀释剂用量对树脂黏度的影响及固化过程中温度的变化。聚氨酯预聚体的加入,使材料的冲击强度和弯曲强度都有所升高,当聚氨酯质量分数为5％时,材料的弯曲强度提高了30%,而冲击强度提高了近200%,玻璃化转变温度没有降低,SEM分析了其增韧机理。     

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。     

微电脑控制板用绝缘型聚氨酯灌封胶的研制

以聚丙二醇(PPG)、甲苯二异氰酸酯(TDI)和二邻氯二苯胺甲烷(MOCA)为主要原料,采用预聚体法合成了绝缘型PU(聚氨酯)胶粘剂;然后以二乙醇胺为扩链剂、邻苯二甲酸二环己酯(DCHP)为PU的增塑剂,熟化6 h后制备了微电脑控制板用绝缘型PU灌封胶。研究结果表明:合成PU预聚体的最佳工艺条件是反应温度为90℃、预聚时间为5.0 h。当w(预聚体)=100%、m(扩链剂)∶m(增塑剂)=25∶3时,灌封胶的电绝缘性能相对较佳,此时其介电常数为2.8~3.4、表面电阻率为(1.5~2.5)×10~(16)Ω、体积电阻率为8×10~(15)Ω·cm和击穿电压为25 kV/mm。     

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。     

高固含量丙烯酸酯改性聚氨酯胶粘剂的研制

以聚醚多元醇、聚酯多元醇和蓖麻油为混合多元醇,以改性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)为混合异氰酸酯,合成了聚氨酯(PU)胶粘剂预聚体;然后以PA(羟基丙烯酸酯树脂)作为PU预聚体的改性剂,制得高固含量的PUA(聚丙烯酸酯改性聚氨酯)胶粘剂。结果表明:当m(改性MDI)∶m(PAPI)=1∶1、n(-NCO)∶n(-OH)=2.2∶1、w(PA)=8%(相对于PU质量而言)和w(丙烯酸羟乙酯)=3%(相对于PU质量而言)时,PUA胶粘剂的综合性能较好。     

聚氨酯改性环氧树脂胶粘剂的性能研究

以聚酯多元醇和甲苯-2,4-二异氰酸酯(TDI)合成了—NCO封端的聚氨酯预聚物,然后与环氧树脂反应,得到聚氨酯改性环氧树脂(PU/EP),并用PU/EP为原料制备了改性环氧树脂胶粘剂。采用傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)对聚氨酯改性环氧树脂进行了表征,考察了PU含量对改性环氧胶粘剂的剪切强度、剥离强度、硬度及耐热性的影响,分析了PU含量对改性环氧胶粘剂外观和微观形貌的影响。研究结果表明:当w(PU)=20%(相对于总质量而言)时,改性环氧胶粘剂的粘接性能达到最佳:剪切强度为29.9 MPa,比改性前提高27%;剥离强度为4.56 N/mm,比改性前提高251%;但是硬度和玻璃化转变温度(Tg)降低,硬度为73.4,Tg为59.69℃。     

PP或PE用双组分PU胶粘剂的制备与性能研究

以聚酯多元醇、混合异氰酸酯(MDI/TDI)、扩链剂(1,2-丙二醇)、异氰酸酯固化剂(TMP-TDI)和溶剂(乙酸乙酯)等为主要原料,制备了PP(聚丙烯)、PE(聚乙烯)粘接用双组分PU(聚氨酯)胶粘剂。研究结果表明:当m(结晶性聚酯多元醇)∶m(非结晶性聚酯多元醇)=80∶20~60∶40、R=n(-NCO)/n(-OH)=0.95~0.97、m(MDI)∶m(TDI)=90∶10~60∶40和w(功能性聚酯多元醇XCP-2325)=2%时,PU预聚体的相对分子质量为(9~11)×104,其常温固化12 h后的邵A硬度(76)有利于PU预聚体的破碎;当PU预聚体/乙酸乙酯溶液的固含量为12%时,双组分PU胶粘剂的操作性能(黏度为22 mPa.s)、180°剥离强度(初始2.3 N/25 mm、最终41.0 N/25 mm)俱佳。     

聚氨酯改性室温固化环氧结构胶粘剂的研究

采用聚氨酯预聚体改性环氧树脂,制备了高性能室温固化环氧结构胶粘剂,研究了聚氨酯预聚体加入量对环氧结构胶剪切强度、冲击强度和拉伸强度等指标的影响,利用扫描电镜(SEM)对环氧胶固化物的冲击断裂面进行了分析。结果表明,聚氨酯预聚体的加入可显著提高环氧胶粘剂的韧性。采用NCO质量分数为3.86%的甲苯二异氰酸酯/聚醚多元醇预聚体(TDI/N220)改性环氧树脂,加入量为20 g/(100 g环氧树脂)时,环氧结构胶粘剂的综合性能最佳,剪切强度为20.8 MPa,冲击强度为44.2 kJ/m2,拉伸强度为17.4 MPa。     

聚氨酯改性环氧树脂的制备及红外光谱分析

制备了聚氨酯改性环氧树脂体系,并通过红外光谱分析,研究了异氰酸酯端基的聚氨酯预聚体、扩链剂、环氧树脂及其固化剂之间相互反应的规律。结果表明,聚氨酯、环氧树脂二者之间形成IPN结构过程中,环氧树脂与其固化剂之间发生固化反应;扩链剂1,4-丁二醇对PU预聚体进行扩链;同时TDE-85同PU预聚体之间还发生两相间的化学反应,这可有效地提高2种聚合物之间的相容性和稳定性,从而可以提高环氧树脂性能,达到改性目的。