端羥基超支化聚合物改性環(huán)氧樹脂性能的研究.pdf

1、本文用準(zhǔn)一步法合成了超支化聚氨酯，并將其應(yīng)用于改性環(huán)氧樹脂的研究，研究了超支化聚氨酯對(duì)環(huán)氧樹脂性能的影響。另外采用超支化聚酰胺酯作為添加劑來制備超支化聚酰胺酯/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料。利用沖擊實(shí)驗(yàn)、拉伸彎曲實(shí)驗(yàn)、差熱分析、熱重分析等方法研究了復(fù)合材料的熱力學(xué)性能，利用紅外光譜和掃描電鏡研究了固化增韌機(jī)理。比較兩種超支化聚合物的特點(diǎn)，分析其對(duì)環(huán)氧樹脂體系性能的影響。主要內(nèi)容如下：
　　 (1)以異佛爾酮二異氰酸酯和二乙醇胺作為原料，N，

2、N-二甲基乙酰胺為溶劑，一步法合成了超支化聚氨酯。利用紅外、核磁共振等手段表征了其結(jié)構(gòu)；利用差熱分析、X衍射、熱重分析等測(cè)試探討了其性能特點(diǎn)。將該超支化聚氨酯端基接枝上聚乙二醇，進(jìn)行端基改性，發(fā)現(xiàn)改性后的超支化聚氨酯玻璃化轉(zhuǎn)變溫度下降，溶解性能變好。
　　 (2)選用甲基四氫苯酐為固化劑，咪唑?yàn)榇龠M(jìn)劑。將超支化聚氨酯應(yīng)用于環(huán)氧樹脂體系，研究固化物的性能。通過不同的實(shí)驗(yàn)配比方案確定了較優(yōu)的固化劑和促進(jìn)劑的用量，以及固化時(shí)間和溫度。

3、實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)用超支化聚氨酯改性后的環(huán)氧樹脂沖擊性能和拉伸性能大大下降，破壞了其力學(xué)性能，耐熱性能也隨之下降。而用聚乙二醇封端后的超支化聚氨酯制備的環(huán)氧樹脂復(fù)合材料，沖擊性能較超支化聚氨酯改性有所提高，但是和純環(huán)氧樹脂相比，仍舊是下降的。通過光學(xué)顯微鏡分析，表明超支化聚氨酯和環(huán)氧樹脂兩者不相容。由于超支化聚氨酯與環(huán)氧樹脂體系主體結(jié)構(gòu)的差異，所以不能用于改善環(huán)氧樹脂的韌性。
　　 (3)選用同樣具有很多羥基端基的超支化聚酰胺酯，用粉末法

4、制備了超支化聚酰胺酯／環(huán)氧樹脂復(fù)合材料。體系呈現(xiàn)均一狀態(tài)，表明兩者相容性好。超支化聚酰胺酯的加入改善了環(huán)氧樹脂的耐水性能。當(dāng)超支化聚酰胺酯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)含量為10％時(shí)，復(fù)合材料的力學(xué)性能最佳：環(huán)氧樹脂的沖擊強(qiáng)度從12.27kJ/m2提高到29.78kJ/m2，并且其拉伸和彎曲強(qiáng)度都有一定程度的提高。彎曲測(cè)試和沖擊斷面都表現(xiàn)出明顯的應(yīng)力發(fā)白現(xiàn)象。而玻璃化溫度有所下降，儲(chǔ)能模量在玻璃態(tài)上都有明顯的提高。差熱分析和熱失重測(cè)試表明耐熱性能變化不大。

5、另外，用溶劑法制備復(fù)合材料，與粉末法進(jìn)行了對(duì)比。實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，在低添加量下，固化體系的沖擊性能有所提高。但是隨著超支化聚酰胺酯含量的增多，用于溶解超支化聚合物的丙酮的量也增多，沖擊性能下降，而拉伸和彎曲性能變得不穩(wěn)定。
　　 (4)利用紅外光譜、掃描電鏡對(duì)超支化聚酰胺酯固化增韌機(jī)理進(jìn)行了探討研究。紅外結(jié)果表明超支化聚酰胺酯和固化劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，促進(jìn)了固化反應(yīng)，提高了交聯(lián)密度。增韌后的環(huán)氧樹脂沖擊斷面呈現(xiàn)蜂窩形態(tài)，有大量撕裂物，應(yīng)力