原位聚合芳香型聚氨酯/环氧树脂共混材料的制备与性能研究

摘要

环氧树脂以其优良的综合性能，在许多领域得到了广泛的应用。但环氧树脂脆性大，耐冲击性差且容易开裂的缺点在很大程度上限制了它在那些需要高抗冲击及抗断裂性能场合下的应用。因此，对环氧树脂的增韧具有十分重要的理论价值和实际意义。
　　 本文采用原位聚合的方法，以端羟基的芳香聚酯（BHET、BHET-D、BHET-T）、介晶二醇和聚合级BHET为原料，加入环氧树脂中，然后加入TDI反应，固化成型制备了原位聚合芳香型聚氨酯/环氧树脂共混材料。
　　 利用傅立叶红外光谱对原位聚合反应进行了分析，利用冲击试验、拉伸试验、弯曲试验、热失重（TG）、差示扫描量热分析（DSC）、动态力学分析（DMTA）、扫描电子显微镜（SEM）等方法研究了共混材料的力学性能、热性能及冲击断面形貌，探讨了总单体含量、单体配比、反应温度、固化剂用量等因素对共混材料性能的影响。对环氧树脂共混材料的增韧机理进行了分析。
　　 结果表明：用原位聚合的方法生成芳香型聚氨酯改性环氧树脂，在低含量范围内可以准分子级分散在基体树脂中，体系为均相体系，在一定的配比范围内可提高环氧树脂的韧性，可以同时提高环氧树脂的力学性能。控制一定反应条件，当分别加入5％BHET、BHET-D、BHET-T、聚合级BHET，环氧树脂共混材料的冲击强度分别提高了172％、180.5％、352.9％、215.2％；而弯曲强度分别提高了6.6％、13.9％、11.7％、11.9％。
　　 拉伸强度分别提高了27.9％、7.8％、34.1％、20.3％。当加入6％介晶二醇时，环氧树脂共混材料的冲击强度提高了187.9％，弯曲强度提高了4.7％，拉伸强度提高了19.5％。在提高环氧树脂韧性的同时可提高环氧树脂的热性能。当加入5％BHET、BHET-D、BHET-T时，开始分解温度分别提高约9℃、3℃、25℃，失重50％时的分解温度分别提高约17℃、35℃、90℃。玻璃化温度分别上升了约5℃、3-5℃、1℃，当加入5％DHBP时，开始热分解温度升高约9℃，玻璃化温度升高约9℃。原位聚合芳香型聚氨酯/环氧树脂体系的增韧机理属于微裂纹－剪切带、微裂纹路径的偏移和微裂纹支化的共同作用机理。