无溶剂环氧封端聚氨酯/环氧树脂胶粘剂的研制
传统的溶剂型胶粘剂不仅污染环境,而且浪费了大量的资源。用活性稀释剂代替传统的溶剂,合成环氧封端的聚氨酯,再与环氧树脂复合,既克服了聚氨酯毒性大,对潮气敏感等缺陷,又改性了环氧树脂脆性大、不耐冲击的缺陷,且环氧封端聚氨酯与环氧树脂相容性好固化速度匹配。 本文首先合成了一种新型的环氧封端的聚氨酯,即用E44型环氧树脂和缩水甘油对异氰酸酯型聚氨酯(NCOPU)进行双封端,再与双酚A型环氧树脂(E44)和4,5-环氧环己烷-1,2-二甲酸二缩水甘油酯(TDE-85)进行复合,并对复合比例(25%、50%、75%)及合成路线进行优化,得到最佳复合比例的环氧封端聚氨酯/环氧树脂复合体系(E/G-PU/EP)。用红外光谱(FI-IR)、热失重分析(TGA)、差示扫描量热法(DSC)、万能拉力机和扫描电子显微镜(SEM)对体系的相关性能进行表征,研究发现E/G-PU与EP(TDE-85,E44)在复配比例为1∶1时,其力学强度较高。因此在后面的试验中,我们会采取50% EP与50% E/G-PU复配的方式,再添加活性稀释剂进行实验研究并对性能进行全面的探讨。 其次,本文研究了三种不同环氧官能度的活性稀释剂环氧丁基醚(660)、己二醇二缩水甘油酯(ZH-16)和三羟甲基丙烷三缩水甘油醚(D-085)加入到E/G-PU/EP体系中,并讨论添加不同活性稀释剂时对体系各个方面性能的影响。采用粘度计、TGA、DSC、万能拉力机及SEM对添加不同的活性稀释剂的E/G-PU/EP体系粘度、热性能、力学性能及形貌进行实验研究。发现加入活性稀释剂后体系的粘度明显下降,热失重温度和玻璃化转变温度都有一定的减小,但是幅度不大;力学性能方面,加入5%的ZH-16和D-085时体系的拉伸剪切强度为26.4MPa,弯曲强度为106MPa,冲击强度为18.9/KJ·m2,即5%的G/E-PU/E44/ZH-16-D-085体系的力学性能最优。G/E-PU/TDE-85/活性稀释剂体系中,胶层断面呈现两相分离的海岛结构,PU形成的“岛”相均匀的分散在环氧树脂基体中,改善了力学性能,并且活性稀释剂的加入不会影响G/E-PU/TDE-85/活性稀释剂体系的微观形貌。 加入纳米SiO2可明显改善G/E-PU/TDE-85/活性稀释剂体系的综合性能。由于纳米SiO2的直接加入容易产生团聚,因此采用一种新的改性方法,即让活性稀释剂与纳米SiO2反应,对表面进行改性,使其可以较好的分散在体系中从而提高体系的热性能、力学性能等。采用动态热机械分析(DMA)对加入纳米SiO2后的固化动力学等进行了初步研究,结果表明,加入纳米SiO2后,对体系的表观活化能的影响较小。采用蓖麻油代替聚醚多元醇作为基料来合成聚氨酯,并加入,研究体系的热性能、力学性能等相关性能,发现采用蓖麻油为基料合成的体系(E/G-COPU/EP)其力学性能更佳,热性能和低温性能更好。 最后,本文还合成了一种新型的多元硫醇胺型低温固化剂(AS),并与其它三种不同的固化剂4,4'-二苯基苯砜(DDS)、甲基六氢邻苯二甲酸酐(MeHHPA)和间苯二甲胺(MXDA)对TDE-85进行对比固化实验,采用DMA对不同固化体系进行固化动力学研究,讨论其固化反应机理,得到了反应活化能及最佳固化时间,最后确定出固化环氧树脂体系的最佳固化剂体系。
无溶剂环氧封端聚氨酯;环氧树脂胶粘剂;制备工艺;力学性能;固化反应
西南科技大学
硕士
分析化学
张林
2013
中文
TQ433
89
2013-10-30(万方平台首次上网日期,不代表论文的发表时间)