PU改性环氧体系的显微形貌特征研究

    李芝华,任冬燕

    (中南大学材料科学与工程学院,长沙410083)

    摘要: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。采用该预聚体和扩链剂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)环氧树脂体系进行改性。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化趋势是相同的。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,两网络互穿程度较高,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,两相相容性变差,相界面变得较清晰。

    关键词:聚氨酯;环氧树脂;改性;表面形貌

    0引言

    环氧树脂具有粘接强度高、防腐蚀性好、成型性和热稳定性好等特性,在力学性能、电气性能和耐化学性等方面也非常优越,因此,它已作为涂料、胶粘剂和成型材料,在国防工业、民用工业等领域都得到了广泛的应用[1-4]。虽然环氧树脂具有多种优点,且广泛应用于各个领域中,但由于环氧树脂固化后质脆、不够强韧,特别是受到冲击应力作用时,易发生应力开裂现象,阻碍了它在高耐冲击及抗断裂性能场合下的推广应用。采用聚氨酯对环氧树脂进行改性制备互穿聚合物网络(IPN),通过IPN的协同效应可以使得改性环氧聚合物的韧性显著提高,而强度不降低甚至有所提高[5-6]。采用聚氨酯改性环氧树脂互穿聚合物网络技术,对具有耐高温高强度的TDE-85/MeTHPA环氧树脂体系进行改性,研究工作具有很重要的意义。为此本论文分别以相对分子质量为400、1000、2000的聚醚二元醇、甲苯二异氰酸酯TDI为原料合成聚氨酯预聚体,采用同步互穿聚合物网络技术制备增强增韧聚氨酯改性TDE-85/MeTHPA环氧树脂固化体系。采用扫描电镜分析,探讨了聚氨酯(PU)改性TDE-85/甲基四氢苯酐(MeTHPA)环氧树脂固化体系表面形貌、相分布情况及结构特征。

    1实验部分

    1.1实验原料

    甲苯二异氰酸酯(TDI):上海试一化学试剂有限公司生产;聚醚二元醇(PPG204、PPG210、PPG220):天津市石油化工三厂生产;1,4-丁二醇(1,4-BDO)、三羟甲基丙烷(TMP):中国医药上海化学试剂有限公司生产;1,2-环氧环己烷-4,5-二甲酸二缩水甘油酯(TDE-85):天津津东化工厂生产;甲基四氢邻苯二甲酸酐(MeTHPA):温州清明化工厂生产;2,4,6-三(二甲胺基甲基)苯酚(DMP30):长沙市化工研究所生产。

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