氨酯改性环氧树脂胶粘剂的合成及性能

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1、氨酯改性环氧树脂胶粘剂的合成及性能张 斌， 孙明明， 张绪刚， 王 超， 李奇力， 关长参(黑龙江省石油化学研究院，黑龙江哈尔滨 150040)摘要：本文用二元醇M2与MDI反应(－NCO∶－OH=2∶1)，合成端－N...张斌，孙明明，张绪刚，王超，李奇力，关长参(黑龙江省石油化学研究院，黑龙江哈尔滨150040)摘要：本文用二元醇M2与MDI反应(－NCO∶－OH=2∶1)，合成端－NCO基预聚体；然后用预聚体与环氧树脂E－51反应，合成聚氨酯改性环氧树脂。由FTIR研究表明，改性后环氧基团未发生变化；由SEM研究表明，随着加入量的增大，聚氨酯橡胶逐渐聚集，改性

2、体系的微观形态发生了三种不同的变化。受微观形态影响，改性体系的力学性能和粘接性能也发生了变化。本文对不同固化体系的粘接性能也进行了探讨，结果表明改性体系具有优异的粘接性能。关键词：环氧树脂；聚氨酯；改性；微观形态，力学性能前言　　环氧树脂是一种热固性树脂，因具有优异的粘接性、机械强度、电绝缘性及良好的工艺性等特性，而广泛应用于胶粘剂、涂料、复合材料基体等方面。由于纯环氧树脂具有较高的交联结构，因而存在质脆、耐疲劳性、耐热性、抗冲击韧性差等缺点，难以满足工程技术的要求，使其应用受到一定的限制，因而对环氧树脂的改性工作一直是中外研究的热门课题，其中环氧树脂的增韧是改性工

3、作中的一个重要领域[1－5]。　　环氧树脂的增韧方法很多，虽然研究探讨了几十年，有些增韧方法已经很成熟，但近来仍不断有新的增韧方法、新的增韧剂出现。目前国内外的研究主要集中在两方面，一方面是随着技术的不断发展，如何获得具有更高性能的高分子材料，以满足许多特殊场合的要求，并能使其得到更广泛的应用；另一方面是随着市场的不断发展，如何能够获得具有更低成本的高分子材料，以适应市场的需求。CTBN是非常成熟、增韧环氧树脂性能非常优异的品种，但是由于其昂贵的价格和较高的粘度使其只能在少数场合使用，限制了其应用。如何解决性能与成本等之间的矛盾，始终是国内外研究的重点。　　聚氨酯是

4、一类性能优良的高分子材料，尤其具有高弹性、高粘接力的优点，是近年来发展迅速的高分子材料之一。它可与环氧树脂以多种方式结合，并展现出各自的优点。聚氨酯产品价格低廉，如果能够改性环氧树脂，获得优异的性能，并且能够有良好的工艺性能，那么市场应用的前景非常广阔[6-14]。1实验部分1．1实验原料　　组合聚醚M2(分子量2000，官能度2)，自制；环氧树脂E－51，工业品，无锡树脂厂；4，4’－二氨基二苯甲烷(MDA)，分析纯，上海试剂一厂；室温固化耐温固化剂A，本实验室合成；二苯基甲烷－4，4’－二异氰酸酯(MDI)，工业品，烟台万华。1．2实验方法　　剪切试片：化学氧化

5、处理　　剥离试片：磷酸阳极化处理　　拉伸、冲击试片：按GB2567－81自制　　剪切强度：GB7124－86　　剥离强度：GB7122－86　　弯曲冲击强度(胶粘剂)：胶粘剂冲击强度通用方法　　拉伸强度、拉伸杨氏模量、断裂伸长率：GB2568－81　　弯曲强度、弯曲杨氏模量：GB2570－81　　冲击强度(树脂浇铸体)：GB2571－81　　红外谱图由Nicolet50X测定　　扫描电镜由JSM－840测定1．3聚氨酯改性环氧树脂的合成　　预先将M2加热到100－140℃，抽真空，保持真空度为10～100mmHg，减压脱水2－4小时。将MDI加入三口瓶中，通N2气保

6、护，搅拌升温至80℃。按比例加入预先加热好的多元醇(－NCO∶－OH为2∶1，－NCO基过量5％)，反应2小时后，按比例加入预先加热好的E－51继续反应。反应2小时后，加入1％的二丁基二月桂酸锡，继续反应0．5小时后停止反应，产物倒出。2结果与讨论2．1聚氨酯改性环氧树脂的表征　　　　　　　　　　　　　　　　由图1可以看出，在3480cm-1处为－OH基的γ(OH)吸收峰；在2270cm-1处－NCO基的γas吸收峰非常明显；1730cm-1出现了酯基的γc=0吸收峰，3280cm-1处也有微弱的－NH基的γNH吸收峰出现。这表明－NCO基的活性非常高，此时已有少量

7、反应。由图2可以看出，此时－OH基吸收峰己基本看不见了，－NH基吸收峰和羰基吸收峰已经成为强峰，－NCO基吸收峰略有减弱，这表明M2的－OH基与MDI的－NCO基反应已基本完全。通过谱图对比，反应前后其它峰未发生明显变化，表明未发生其他反应。　　由图3可以看出，3480cm-1处－OH基的γOH吸收峰和3280cm-1处－NH基的γNH吸收峰并存；2270cm-1处－NCO基的γas吸收峰仍然很强；920cm-1处是环氧基团的特征吸收峰。由图4可以看出，-OH基吸收峰已经很弱，－NCO基吸收峰已经看不到了，说明此时－NCO基与－OH的反应已经很完全了，体系中仍有