有機硅改性PU-DCPDE互穿聚合物網絡材料的制備、結構與性能.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,耐化學腐蝕性好等優(yōu)異性能外,因其環(huán)氧當量小、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互穿聚合物網絡材料。
　　 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材料的結構、熱性能和力學性能及動態(tài)力學性能進行了表征。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)力學性能以及結構與形態(tài)等。取得可以下主要研究結果:
　　 (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、聚氨酯預聚體的交聯(lián)反應

4、和聚氨酯與環(huán)氧樹脂的化學交聯(lián)反應;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,與反應機理相符。
　　 (3)加入聚氨酯形成的IPN結構能提高了復合材料的柔性,降低了環(huán)氧樹脂本身的剛性,聚氨酯的含量為30％時,PU/DCPDE互穿聚合物網絡材料的拉伸強度為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材料的綜合力學性能,當有

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交聯(lián)形成了IPN結構,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地位,可以證實IPN結構的形成;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,復合材料的降解溫度和玻璃化轉變溫度均隨聚氨酯含量的增加而有所降低,當聚氨酯含量為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,當有機硅含量為10%,PU含量為30