聚氨酯改性環(huán)氧樹脂固化動(dòng)力學(xué)

1、化學(xué)化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（或論文）第1頁共39頁1前言前言環(huán)氧樹脂是一種熱固性樹脂，因其有優(yōu)異的粘結(jié)性、機(jī)械強(qiáng)度、電絕緣性及良好的工藝性等特性，而廣泛應(yīng)用于膠粘劑、涂料、復(fù)合材料基體等方面，但其質(zhì)脆、耐熱性、抗沖擊韌性差等缺點(diǎn)限制了其更大的用。因此對(duì)它進(jìn)行改性是一個(gè)非常活躍的研究領(lǐng)域。其中改善環(huán)氧樹脂的韌性、強(qiáng)度和耐熱性是環(huán)氧樹脂材料改性的重要方向。通常的增韌環(huán)氧樹脂的改性方法都是以降低環(huán)氧樹脂的剛性和耐熱性為代價(jià)的?；ゴ┚酆衔锞W(wǎng)絡(luò)技術(shù)(I

2、PN)自問世以來，因IPN的協(xié)同效應(yīng)可使聚合物的沖擊強(qiáng)度、模量、斷裂伸長、硬度和耐熱性等同時(shí)比每一組分的高而引起廣泛重視。聚氨酯(PU)改性環(huán)氧樹脂互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)體系能同時(shí)具有耐高低溫、高強(qiáng)度、高韌性等特點(diǎn)，具有廣闊的應(yīng)用前景。因此，開展環(huán)氧樹脂的聚氨酯(PU)改性研究工作，能夠?yàn)镻U改性環(huán)氧樹脂互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)體系的設(shè)計(jì)獲得理論依據(jù)具有很重要的意義。固化工藝會(huì)對(duì)環(huán)氧樹脂固化物的性能產(chǎn)生重要影響。PU改性環(huán)氧樹脂固化反應(yīng)的研究對(duì)材料性能的

3、提高與固化工藝的設(shè)計(jì)十分關(guān)鍵，而相關(guān)的PU改性環(huán)氧樹脂固化反應(yīng)研究的文獻(xiàn)報(bào)道甚少。為此，本研究選用聚乙二元醇(PEG)和甲苯二異氰酸酯(TDI)作為原料，合成端異氰酸酯基聚氨酯預(yù)聚體；采用該預(yù)聚體、固化劑（N，N二甲基芐胺）對(duì)環(huán)氧樹脂體系進(jìn)行改性，并通過時(shí)差掃描量熱法（DSC）分析，探討聚氨酯改性環(huán)氧樹脂體系的固化反應(yīng)。1.11.1環(huán)氧樹脂的定義及發(fā)展簡史環(huán)氧樹脂的定義及發(fā)展簡史1.1.11.1.1定義定義環(huán)氧樹脂（EpoxyResin

4、）是泛指含有兩個(gè)或兩個(gè)以上環(huán)氧基，以脂肪族、脂環(huán)族或芳香族等有機(jī)化合物為骨架并能通過環(huán)氧基團(tuán)反應(yīng)形成有用的熱固性產(chǎn)物的高分子低聚物（Oligomer）。但聚合度為零時(shí)，稱之為環(huán)氧化合物，簡稱環(huán)氧化物（Epoxide）。這些低相對(duì)分子量樹脂雖不完全滿足嚴(yán)格的定義但因?yàn)榫哂协h(huán)氧樹脂的基本屬性在稱呼時(shí)也不加區(qū)別的統(tǒng)稱為環(huán)氧樹脂。環(huán)氧樹脂是一種從液態(tài)到黏稠態(tài)、固態(tài)多種形態(tài)的物質(zhì)。它幾乎化學(xué)化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（或論文）第3頁共39頁環(huán)氧樹脂品種繁多

5、，其分類方法主要有兩種:一種以化學(xué)結(jié)構(gòu)來分；另一種以形態(tài)來分。前一種分類方法比較科學(xué)，后一種方法也有其實(shí)用的一面。按環(huán)氧基相連的化合物結(jié)構(gòu)分類，環(huán)氧樹脂大致可分成以下幾類：1.2.21.2.2特性特性（1）粘接強(qiáng)度高，粘接面廣環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)中具有活性極大的環(huán)氧基、醚鍵、羥基，它們使環(huán)氧樹脂的分子和相鄰界面產(chǎn)生電磁吸附或化學(xué)鍵，尤其是環(huán)氧基又能在固化劑作用下發(fā)生交聯(lián)聚合反應(yīng)，生成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的大分子，分子本身有一定的內(nèi)聚力。因此環(huán)氧樹脂型膠

6、粘劑粘接性特強(qiáng)，一般粘接后的鋁合金剪切強(qiáng)度為2OMPa，最高可達(dá)58.863.7MPa。除了聚四氟乙烯、聚丙烯、聚乙烯不能用環(huán)氧樹脂膠粘劑直接粘接外，對(duì)于絕大多數(shù)的金屬和非金屬都具有良好的粘接性，因此，它有萬能膠的美稱。它與許多非金屬(玻璃、陶瓷、木材)的粘接強(qiáng)度往往超過材料本身的強(qiáng)度，因此可用于許多受力結(jié)構(gòu)件中，是結(jié)構(gòu)型膠粘劑的主要組成之一。（2）收縮率低環(huán)氧樹脂的固化主要是依靠環(huán)氧基的開環(huán)加成聚合，因此固化過程中不產(chǎn)生低分子物像雙酚