聚氨酯改性环氧树脂的制备及性能研究.pdf
《聚氨酯改性环氧树脂的制备及性能研究.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《聚氨酯改性环氧树脂的制备及性能研究.pdf(76页珍藏版)》请在一课资料网上搜索。
1、分类号 U DC 中南大学 C E N T R A LS o U T HI J N l V E R S I T Y 密级 编号 硕士学位论文 论文题目 聚氯酯改性竖氯挝脂的剑餐及烛直S 硒究 学科 专业 材料学 研究牛姓名 任冬燕 导师姓名及 专业技术职务 李芝华 量t 数援 中南火 学硕士学位 摘要 摘要 本研究以聚醚二元醇 P P O 甲苯二异氰酸酯 T D I 作为原料 在催化剂有机锡的作用下 于7 0 C 左右合成了具有较好柔顺性 优 异的低温性能和耐水解性的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 B D O 交联剂三羟甲基丙烷 T M P 对环氧 树脂进行改
2、性 制各了互穿网络结构的聚氨酯环氧树脂体系 本实验采用电子万能试验机 冲击试验机对聚氨酯改性环氧树 脂体系进行拉伸强度 冲击强度测定 并通过S E M 对冲击断口进行 了分析 通过红外光谱对改性体系进行了结构表征 探讨了聚氨酯 对环氧树脂改性的过程中可能发生的反应种类及反应机理 通过场 发射S E M 分析了聚氨酯改性环氧树脂材料的两相相容性及形貌特征 通过T G 曲线对改性材料的热稳定性进行了测定分析 探讨了聚氨酯 加入量及不同种类环氧树脂对改性材料的热性能影响 同时通过测 定纯环氧树脂体系和聚氨酯改性环氧树脂体系固化过程的D S C 蓝线 确定了改性材料最佳固化条件 初步研究了两体系的固化
3、反应动力 学 测定了其表观活化能 此外 本实验重点研究了不同分子量的 聚醚二元醇及不同聚氨酯含量对改性体系各项性能的影响 还对比 了不同环氧树脂和不同固化剂对改性体系性能的影响 本研究结果表明 以聚醚型聚氨酯为改性原料制备的互穿网络 结构的聚氨酯环氧树脂体系 其冲击强度 拉伸强度及热稳定性与 纯环氧树脂固化物相比 均有较大程度的提高 采用此方法对环氧 树脂进行增强 增韧 耐热改性是完全可行的 实验结果表明 以 环氧树脂T D E 一8 5 和甲基四氢苯酐 M e T H P A 为环氧树脂原料 以分 子量为1 0 0 0 的聚醚二元醇制备聚氨酯 P U 预聚体且当聚氨酯含量 为1 5 时 改性
4、环氧树脂体系的耐热性和综合力学性能最好 与纯 环氧树脂体系相比有显著提高 关键词环氧树脂 聚氨酯 改性 互穿网络 中南大学硕十学位 A B S T R A C T A B S T R A C T I nt h i s r e s e a r c h t h ep o l y p r o p y l e n eg l y c o l P P G a n dt o l u e n e d i i s o c y a n a t e T D I w e r es e l e c t e da sr a wm a t e r i a l s i nt h eh e l po fo r g a n i
5、c t i n t h e p o l y e t h e r t y p ep o l y u r e t h a n e w i t h g o o d f l e x i b i l i t y l o w t e m p e r a t u r e c h a r a c t e r sa n d a n t i h y d r o l y s i s a t t r i b u t e s w a s s y n t h e s i z e d a t7 0 E x t e n d e dr e a g e n to f1 4b u t a n e d i o l c r o s s
6、l i n k e r r e a g e n t o ft h r e e h y d r o x y m e t h y lg r o u p s o fp r o p a n e T M P a n dt h e p r e p a r e dP Um o n o m e rw e r ea d d e dt ot h ee p o x yr e s i nf o rm o d i f i c a t i o n t h eP Ua n dE PI P Ns y s t e mw a se v e n t u a l l yp r e p a r e d T h ee l e c t r
7、 o n i c p o w e r f u lt e s t i n gm a c h i n ea n di m p a c t i n gt e s t i n g m a c h i n ew e r ea p p l i e dt oe x a m i n et h et e n s i l e s t r e n g t h a n di m p a c t s t r e n g t h a n d t h es c a ne l e c t r o n i cm i c r o s c o p i c S E M w a sa p p l i e dt o a n a l y
8、z et h ef r a c t u r es t r u c t u r e T h ec h a r a c t e r i z a t i o no ft h eI P Ns t r u c t u r e w a sp e r f o r m e db yt h eI Rm e t h o d t h ep h a s ec o m p a t i b i l i t ya n dp a t t e r n f e a t u r e so ft W Op h a s ew a sa n a l y z e db yf e l i de m i s s i o nS E M t h
9、et h e r m a l s t a b i l i t yo ft h em o d i f i e dm a t e r i a l sw a sd e t e r m i n e db yT Gm e t h o d t h e i n f l u e n c eo ft h eP Up r o p o r t i o np r e p o l y m e ra n dt y p eo fE Po nt h e t h e r m a ls t a b i l i t yo fm o d i f i e dm a t e r i a l sw a sd i s c u s s e d
10、i nd e t a i l w h i l et h e o p t i m u mc u r i n gc o n d i t i o nw a sd e t e r m i n e db ye x a m i n i n gt h eD S C c u r v e o fp u r eE Pc u r i n gp r o c e s sa n dt h eE Pm o d i f i e db yP Uc u r i n gp r o c e s s T h ec u r i n gr e a c t i o nk i n e t i c sa b o u tt h e s et w
11、os y s t e m sw a sp r e l i m i n a r i l y s t u d i e da n dt h ea p p a r e n ta c t i v a t e de n e r g yw a se x a m i n e d M o r e o v e r i n t h i sr e s e a r c h t h ei n f l u e n c e so fP P Gw i t hd i f i e r e n tm o l e c u l ew e i g h ta n d d i l y e r e n tP Uc o n t e n t so
12、nt h ea t t r i b u t e so fm o d i f i e d s y s t e m w e r e i r N e s t i g a t e di nd e t a i l t h ei n f l u e n c eo fd i f f e r e n tE Pa n dc u r i n gr e a g e n t s o nt h ea t t r i b u t e so fm o d i f i e ds y s t e mw a sa l s oc o m p a r e d T h er e s e a r c hr e s u l t si n
13、d i c a t e w h e nt h ep o l y e t h e rt y p eP Uw a s s e l e c t e da sm o d i f i c a t i o n m a t e r i a l s c o m p a r e dw i t h t h ep u r eE P t h e t e n s i l es t r e n g t h i m p a c ts t r e n g t ha n dt h et h e r m a ls t a b i l i t yo ft h eP U E P s y s t e mw i t ht h eI P
14、Ns t r u c t u r ew e r ei m p r o v e do b v i o u s l y t h eE Pc a n b e e f f e c t i v e l ym o d i f i e db yt h i sm e t h o df o re n h a n c i n gt o u g h n e s s s t r e n g t h 中南大学硕士学位A B S T R A C T a n dt h e r m a ls t a b i l i t y w h e nt h eT D E 8 5a n dM e T H P Aw a ss e l e c
15、 t e da s t h eE P c o m p o n e n ta n dt h eP P Gw i t h10 0 0m o l e c u l ew e i g h tw a ss e l e c t e d t op r e p a r et h eP U p r e p o l y m e r t h em o d i f i e ds y s t e mw i t h15 P Us h o w t h eb e s th e a tr e s i s t i n ga n dt h ec o m p r e h e n s i v em e c h a n i c sp e
16、r f o r m a n c e K E YW O R D S e p o x yr e s i n p o l y u r e t h a n e m o d i f i c a t i o n i n t e r p e n e t r a t e n e t w o r k I I I 原创性声明 本人声明 所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究 工作及取得的研究成果 尽我所知 除了论文中特N D l l 以标注和致谢 的地方外 论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果 也不 包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料 与我 共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在
17、在论文中作了明确的说 明 作者签名 鱼查垄 日期 鲨堑年 月二日 关于学位论文使用授权说明 本人了解中南大学有关保留 使用学位论文的规定 即 学校 有权保留学位论文 允许学位论文被查阅和借阅 学校可以公布学位 论文的全部或部分内容 可以采用复印 缩印或其它手段保存学位论 文 学校可根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文 作者签名 中南人 学硕士学位论文第一章文献综述 1 1 引言 第一章文献综述 1 9 世纪末和2 0 世纪初的两个重大发现揭开了环氧树脂发明的序幕 1 8 9 1 年德国的L i n d m a n n 用对苯二酚和环氧氯丙烷反应生成了树脂状产物 1 9 0 9 年 俄国化学
18、家P r i l e s c h a j e w 发现用过氧化苯甲醚和烯烃反应可以生成环氧化合物 这两种化学反应至今仍是环氧树脂合成中的主要途径 1 1 环氧树脂是指至少带有两个环氧基团并在适当的化学试剂存在下能形成三 维交联网络状固化物的化合物总称 它是由环氧氯丙烷与双酚A 或多元醇 多 元酚 多元酸 多元胺进行缩聚反应而制得的产品 环氧树脂种类很多 其分 子量属于低聚物的范围 为了区别于固化后的环氧树脂 有时也把它称为环氧 低聚物 固化后的环氧树脂称为环氧树脂固化物 l 3 环氧树脂的发明经历了相当氏的时期 但它的工业化生产和应用却可追溯 到4 0 多年 1 9 3 4 年S c h l
19、a c k 用胺类化合物使含有大于一个环氧基团的化合物聚 合制得了高分子聚合物 并作为德国的专利发表 4J 1 9 3 8 年之后的几年 瑞士 科学家P i e r r ec a s t a n 及美国科学家s O G r e e n l e e 所发表的多项专利都揭示了双酚 A 和环氧氯丙烷经缩聚反应能制得环氧树脂 并且用有机多元胺类或邻苯二甲 酸酐均可使树脂固化 同时固化物具有优良的粘结性 这些研究成果促使了美 国D e V o e R a y n o l d s 公司在1 9 4 7 年进行了第一次具有工业生产价值的环氧树脂 的制造 不久 瑞二 的C I B A 公司 美国的S h e
20、l l 公司以及D eC h e m i c a l 公司都 开始了针对环氧树脂的应用研究 环氧树脂在电气绝缘浇铸 防腐蚀涂料 金 属的粘结等应用领域有了突破 环氧树脂作为一个行业蓬勃地发展起来了1 1 环氧树脂以其优良的性能在电气 电子行业得以广泛应用 随着相关产业 技术水平的提高 对环氧树脂的耐热性及韧性提出了更高的要求 而这两种性 能又是相互制约的 依靠简单的方法很难同时得到提高 互穿聚合物网络 I P N 的协同效应可使聚合物的冲击强度和耐热性同时高于每一组份 为此本论文主 要采用同步互穿聚合物网络技术制备增韧耐热的聚氨酯环氧树脂体系 旨在进 一步拓展环氧树脂的应用范围 6 1 0 1
21、 中南大学硕士学位论文第一章文献综述 1 j2 环氧树脂的分类与特性 12 1 环氧树脂的常用分类方法 环氧树脂的种类很多 并且不断有新品种出现 因此明确地进行分类是困 难的 常用的几种分类方法如下 1 3 I 1 2 1 1 按化学结构分类 在类推固化树脂的化学及机械性能研究方面 采用化学结构分类是比较方 便的 环氧树脂按化学结构可大致分为以下几类 1 缩水甘油醚类树脂 G l y c i d y le t h e rr e s i n s 2 缩水甘油酯类树脂 G l y c i d y le s t e rr e s i n s 3 缩水甘油胺类树脂 G l y c i d y la m
22、 i n er e s i n s 4 脂环族环氧化合物 A l i c y c l i ce p o x i d e s 5 线状脂肪族环氧化合物 A l i p h a t i ce p o x i d e s 1 2 1 2 按状态分类 在实际使用上 按在室温条件下所呈现的状态分类是很重要的 这样环氧 树脂可分为液态环氧树脂和固态环氧树脂 属于液态环氧树脂的仅仅是 d 部 分低分子量树脂 固态环氧树脂通常以薄片状来使用 1 2 1 3 按制造方法分类 1 环氧氯丙烷与相应的醇 酚 酸 胺缩合而成 如1 2 2 1 中所述前三类 属于此类 2 由过氧酸 通常用过乙酸 与烯类化合物的双键加成
23、而得到 如上述的脂 肪族环氧化合物和脂环族环氧化合物 1 2 2 环氧树脂的特性 1 粘接强度高 粘接面广 1 2 I 环氧树脂结构中具有活性极大的环氧基 醚键和羟基 它们使环氧树脂的 分子和相邻界面产生电磁吸附或化学键 尤其是环氧基又能在固化剂作用下发 生交联聚合反应 生成三维网状结构的大分子 分子本身有一定的内聚力 因 此环氧树脂型胶粘剂粘接性特强 一般粘接后的铝合金剪切强度为1 5 2 0 M p a 最高可达5 8 8 6 3 7M p a 除了聚四氟乙烯 聚丙烯 聚乙烯不能用环氧树脂胶 粘剂直接粘接外 对于绝大多数的金属和非金属都具有良好的粘接性 因此 它有力 能胶的美称 它与许多非
24、金属 玻璃 陶瓷 木材 的粘接强度往往超 中南大学硕士学位论文第一章文献综述 过材料本身的强度 因此可用于许多受力结构件中 是结构型胶粘剂的主要组 成之一 2 收缩率低旧1 环氧树脂的固化主要是依靠环氧基的开环加成聚合 因此固化过程中不产 生低分子物 象双酚A 通用坏氧树脂等本身具有仲羟基 再加上环氧基固化时 产生派生的部分残留羟基 它们的氢键缔合作用使分子排列紧密 因此环氧树 脂的固化收缩率是热固性树脂中最低的品种之一 一般为1 2 如果选用 适当的填料可使收缩率降至0 2 左右 环氧树脂固化收缩率低这一特性使加工 制品尺寸稳定 内应力小 不易开裂 因此环氧树脂在浇铸成型加工中获得广 泛的应
25、用 3 稳定性好 3 5 环氧树脂只要不含有酸 碱 盐等杂质 是不易变质的 如果贮存得好 如 密封 不受潮 不遇高温 可以有1 年的使用寿命 1 年后若检验合格仍可使 用 固化后的环氧树脂形成的三维交联结构致密又封闭 因此它既耐酸又耐碱 及多种介质 性能优于酚醛树脂和聚酯树脂 4 优良的电绝缘性 3 5 固化后的环氧树脂吸水率低 不再具有活性基团和游离的离子 因此具有 优异的电绝缘性 其电性能见表1 1 表1 一I 环氧树脂代表性的电性能 项目 数据 卉穿电压 2 5 K V m m 体积电阻率 2 5 p c m 介质常数 5 0 H z 损耗冈数 5 0 H z K V m m 抗电弧 s



- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 聚氨酯 改性 环氧树脂 制备 性能 研究
