有機(jī)膦改性EP-PU梯度材料的合成與表征.pdf

1、高分子梯度材料結(jié)構(gòu)特殊、性能獨(dú)特，在許多領(lǐng)域有很高的應(yīng)用價(jià)值。環(huán)氧樹脂（EP）由于具有粘接性能強(qiáng)、固化收縮率低、穩(wěn)定性和電絕緣性好等優(yōu)點(diǎn)，在生活生產(chǎn)中有著廣泛應(yīng)用。但是環(huán)氧樹脂固化物存在質(zhì)脆、易開裂、抗沖擊性能差等不足。端羥基聚丁二烯（HTPB）型聚氨酯（PU）耐水性和抗腐蝕性能優(yōu)良、穩(wěn)定性好，但是其粘接性能和力學(xué)性能較差。將EP與HTPB-PU相結(jié)合制備高分子復(fù)合材料，特別是梯度材料，不僅可以發(fā)揮優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、克服單一材料各自的缺陷，而且

2、可以賦予材料一些特殊的性能。
　　本論文先對(duì)環(huán)氧樹脂（EP）進(jìn)行改性，合成了帶有多個(gè)羥基的含磷環(huán)氧樹脂（PCEP）；然后將PCEP和HTPB按一定的配比混合作為聚氨酯的多元醇組分，經(jīng)化學(xué)反應(yīng)引入聚氨酯體系。通過控制相分離的影響因素，如EP種類、組分配比、溶劑用量、固化溫度及成膜基材等，制備了組分濃度在厚度方向呈梯度分布的含磷EP/HTPB-PU復(fù)合材料。材料的一側(cè)表面有極性的改性環(huán)氧樹脂和（或）聚氨酯硬段富集，從而呈現(xiàn)較強(qiáng)的親水性

3、和粘接性能；而另一側(cè)有非極性的HTPB富集，從而呈現(xiàn)很好的柔韌性和耐腐蝕性。主要包括以下兩方面內(nèi)容：
　　1.有機(jī)膦改性雙酚A型EP/PU梯度材料的合成與表征
　?。?）首先以甲基膦酸二甲酯（DMMP）和乙二醇(EG)為原料合成了端羥基聚膦酸酯（ HTPP）。探討了最佳合成工藝條件，并采用羥值滴定、紅外光譜（FT-IR）、凝膠色譜（GPC）等進(jìn)行了表征；
　?。?）用HTPP改性環(huán)氧樹脂E-44，制備了含磷環(huán)氧樹脂E-

4、44。探討了最佳合成工藝條件，用FT-IR、環(huán)氧值滴定等進(jìn)行了表征；
　?。?）以改性E-44、HTPB、聚醚N403和甲苯2,4-二異氰酸酯（TDI）為原料，通過預(yù)聚體法合成了一系列配比變化的改性E-44/PU復(fù)合材料。運(yùn)用全反射紅外光譜（ATR-FTIR）、掃描電鏡（SEM-EDS）、表面水接觸角（SCA）等研究了材料的組成和結(jié)構(gòu)。結(jié)果顯示，改性E-44作為分散相分布于聚氨酯基體中。當(dāng)改性E-44含量為3.0 wt％時(shí)形成了很

5、好的梯度結(jié)構(gòu)，改性E-44在材料/基板界面富集，從而使得上下表面的親水性差異較大，底表面親水性更強(qiáng)。進(jìn)一步借助熱重（TG）、力學(xué)性能、抗溶劑性能及粘接性能試驗(yàn)等表征了材料的性能。結(jié)果表明，該材料具有很好的熱穩(wěn)定性，起始分解溫度可以達(dá)到245℃；對(duì)水、乙醇等強(qiáng)極性溶劑的吸收很少；與鋼板等強(qiáng)極性材料有較高的粘接強(qiáng)度；其拉伸強(qiáng)度最大為5 MPa，但斷裂伸長率較小。
　　2.有機(jī)膦改性EHTPB/PU梯度材料的合成與表征
　?。?）

6、首先以過氧甲酸原位法合成了環(huán)氧化端羥基聚丁二烯（EHTPB）。優(yōu)化了合成工藝條件，采用FT-IR、羥值滴定等手段進(jìn)行了表征；
　?。?）將端羥基膦酸酯HTPP與EHTPB反應(yīng)，合成了含磷環(huán)氧樹脂EHTPB。探討了工藝條件，并通過FT-IR、環(huán)氧值滴定對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行了表征；
　　（3）以改性EHTPB、HTPB、聚醚N403和TDI為原料，采用預(yù)聚體法合成了一系列配比變化的改性EHTPB/PU復(fù)合材料。運(yùn)用ATR-FTIR、SCA

7、、SEM等研究了材料的組成和結(jié)構(gòu)。分析顯示，改性EHTPB在PU基體中以不連續(xù)相分布，分散相的尺寸隨著改性EHTPB比重的增加而增大。當(dāng)其含量超過12 wt%后，各組分的含量呈梯度分布，聚氨酯的硬段部分在玻璃基板側(cè)明顯富集，從而使底表面親水性更強(qiáng)。進(jìn)一步借助熱重（TG）分析、力學(xué)性能、抗溶劑性能及粘接性能試驗(yàn)等表征了材料的性能。結(jié)果表明，材料具有很好的熱穩(wěn)定性、耐溶劑和粘接性能；并且改性EHTPB與HTPB間的相容性較好，材料的綜合力學(xué)