有機硅改性PU-DCPDE互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)材料的制備、結(jié)構(gòu)與性能.pdf

1、二氧化雙環(huán)戊二烯環(huán)氧樹脂(DCPDE)是一種脂環(huán)族環(huán)氧樹脂,除了具備一般環(huán)氧樹脂的機械強度高,電性能優(yōu)良,耐化學(xué)腐蝕性好等優(yōu)異性能外,因其環(huán)氧當(dāng)量小、交聯(lián)密度大,其耐熱性較雙酚A型環(huán)氧樹脂高,固化產(chǎn)物剛性也較大,能廣泛用于膠粘劑、絕緣材料、玻璃鋼及干法成型的層壓制件等領(lǐng)域。但DCPDE仍存在韌性較差等缺陷而難以滿足某些制品的要求。
　　 為此,我們以DCPDE環(huán)氧樹脂為基體,以PU預(yù)聚體和有機硅樹脂為改性樹脂,分別以順丁烯二酸酐

2、為固化劑,丙三醇為促進劑,通過物理共混和化學(xué)交聯(lián)制備了具有優(yōu)異韌性和耐熱性的改性PU/DCPDE互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)材料。
　　 采用紅外光譜法(FT-IR)、掃描電子顯微鏡、熱重分析法(TGA)、差示掃描量熱法(DSC)、電子萬能試驗機等手段對該IPN材料的結(jié)構(gòu)、熱性能和力學(xué)性能及動態(tài)力學(xué)性能進行了表征。確定出適用于本課題的DCPDE的固化工藝條件和配方,探討了有機硅改性PU/DCPDE IPN材料的反應(yīng)機理和增韌機理,研究了有機硅

3、改性PU/DCPDE IPN材料的動態(tài)力學(xué)性能以及結(jié)構(gòu)與形態(tài)等。取得可以下主要研究結(jié)果:
　　 (1)DCPDE的固化工藝可采取程序升溫的方式,即“80℃/2h+120℃/4h+150℃/2h”;固化體系的最佳配比為n(DCPDE):n(MA):n(甘油)=1:1:0.3:IPN材料的成型工藝都是在這個基礎(chǔ)上固化制樣。
　　 (2)由紅外譜圖分析表明,在IPN材料的形成過程中存在有環(huán)氧樹脂固化反應(yīng)、聚氨酯預(yù)聚體的交聯(lián)反應(yīng)

4、和聚氨酯與環(huán)氧樹脂的化學(xué)交聯(lián)反應(yīng);使用KH-550處理的有機硅能與IPN材料中的活性基團發(fā)生反應(yīng),與反應(yīng)機理相符。
　　 (3)加入聚氨酯形成的IPN結(jié)構(gòu)能提高了復(fù)合材料的柔性,降低了環(huán)氧樹脂本身的剛性,聚氨酯的含量為30％時,PU/DCPDE互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)材料的拉伸強度為24.8MPa,斷裂伸長率為14.7%,彎曲強度為26.4MPa,沖擊強度為18.71kJ/m2;有機硅與PU配合使用能明顯提高IPN材料的綜合力學(xué)性能,當(dāng)有

5、機硅的含量為10%,PU的含量為30%時,材料的拉伸強度為37.5MPa,彎曲強度為37.4MPa,沖擊強度為28.7kJ/m2。表明這種有機硅改性IPN材料具有良好的力學(xué)性能,尤其具有優(yōu)異的沖擊韌性。
　　 (4)掃描電鏡觀察證實,PU與DCPDE之間通過物理共混和化學(xué)交聯(lián)形成了IPN結(jié)構(gòu),能增強材料的柔性;有機硅能穿插在IPN材料中,改善材料的界面相容性,并產(chǎn)生微裂紋吸收沖擊能,提高材料韌性。
　　 (5)動態(tài)熱機械

6、分析研究顯示,在PU/DCPDE IPN材料中環(huán)氧樹脂的分子鏈端運動占主導(dǎo)地位,可以證實IPN結(jié)構(gòu)的形成;PU的加入使得IPN材料的Tg比純DCPDE低,有機硅樹脂改性IPN材料的Tg比未改性的高。
　　 (6)熱性能分析表明,在所研究的范圍內(nèi),復(fù)合材料的降解溫度和玻璃化轉(zhuǎn)變溫度均隨聚氨酯含量的增加而有所降低,當(dāng)聚氨酯含量為30%時,熱降解溫度在360℃左右;有機硅能提高IPN材料的熱穩(wěn)定性,當(dāng)有機硅含量為10%,PU含量為30