采用紅外光譜對聚合物進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征，探討了聚氨酯預(yù)聚體對環(huán)氧樹脂改性的過程中可能發(fā)生的反應(yīng)種類及反應(yīng)機理，對聚氨酯改性環(huán)氧樹脂的應(yīng)用研究具有重要的指導(dǎo)意義。

實驗原料：甲苯二異氰酸酯(TDI);聚醚210;改性環(huán)氧樹脂擴(kuò)鏈劑;二月桂酸二丁基錫,1，2-環(huán)氧環(huán)己烷-4，5-二甲酸二縮水甘油酯(TDE-85);甲基四氫鄰苯二甲酸酐(MeTHPA);2，4，6-三(二甲胺基甲基)苯酚(DMP-30)。

端異氰酸酯基PU預(yù)聚體的制備在四口燒瓶中加入聚醚210，首先加熱抽真空脫水，80℃左右緩慢加入化學(xué)計量的TDI，攪拌至所需時間后停止反應(yīng)，即得到端異氰酸酯的PU預(yù)聚體，冷卻至室溫待用。

IPN產(chǎn)物的制備。將TDE-85置于80℃左右真空干燥箱中抽真空脫水氣，冷卻至60℃左右按比例加入端異氰酸酯的PU預(yù)聚體、改性環(huán)氧樹脂擴(kuò)鏈劑、固化 MeTHPA以及固化促進(jìn)劑DMP30(占固化劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)的1%)，混合均勻后再放置于80℃真空干燥箱內(nèi)脫氣30min，澆到聚四氟乙烯板上，經(jīng)程序升溫固化(80℃/1h+100℃/2h+140℃/10h)。其他產(chǎn)物的制備過程均同上述過程類似，只是加入原料的種類、數(shù)量有變。

采用AVATAR360型紅外分析儀對原料TDE-85、聚醚二元醇GM210以及PU預(yù)聚體、1#～5#樣品進(jìn)行紅外光譜分析。固體樣品采用溴化鉀壓片法進(jìn)行檢測，液體樣品直接測試或經(jīng)過四氯化碳稀釋后檢測。

在合成中，改性環(huán)氧樹脂擴(kuò)鏈劑具有以下功能：

(1)低分子二元或三元或四元化合物能使聚氨酯反應(yīng)體系迅速地進(jìn)行擴(kuò)鏈和交聯(lián)。

(2)它們具有能與反應(yīng)體系進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的特性基團(tuán)，分子量低，反應(yīng)活潑，對異氰酸酯和聚醇體系構(gòu)成較強的反應(yīng)競爭幾率，它們能極其有效地調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的反應(yīng)速度;可以使用不同品種的交聯(lián)劑及用量，調(diào)節(jié)反應(yīng)物粘度增長等工藝參數(shù)，使之適應(yīng)加工的要求。

(3)利用擴(kuò)鏈劑參與反應(yīng)并進(jìn)入聚合物主鏈中，可以將擴(kuò)鏈劑分子中的某些特性基團(tuán)結(jié)構(gòu)引入聚氨酯主鏈中，能影響聚氨酯的某些性能。


4,4'-亞甲基雙(2-乙基)苯胺(芳香族二胺類擴(kuò)鏈劑MOEA)用途
   
本品為氨基鄰位乙基取代的芳香族二胺類擴(kuò)鏈劑,與TDI和MDI預(yù)聚體有著良好的相容、配伍性,反應(yīng)速度較快,與E100搭配可用于反應(yīng)注射成型和聚脲噴涂工藝,制品具有優(yōu)良的物理以及動態(tài)力學(xué)性能。用于聚脲彈性防水材料,可有效提高材料的強度、耐植物穿刺和耐老化性能。本品也可用作環(huán)氧樹脂的固化劑,賦予制品良好的抗張、耐撕裂、電絕緣及耐熱等性能。


DMBA合成的水性聚氨酯在性能各方面都是優(yōu)于以DMPA為親水?dāng)U鏈劑的水性聚氨酯。二羥甲基丙酸（DMPA）作為擴(kuò)鏈劑，其電離度低、耐熱性較差，很難制備出高固含量、高性能的水性聚氨酯乳液。

另外，由于DMPA自身的特點，存在反應(yīng)時間長、連續(xù)化生產(chǎn)難和胺類中和劑氣味重、乳液固含量較低、初黏強度較差和膠膜力學(xué)性能差等缺陷。針對這些問題，研究人員也在做各方面的探索研究，消除不良因素的干擾，尋找性能更優(yōu)良的材料。

擴(kuò)鏈劑中羥基和胺基反應(yīng)活性的不同導(dǎo)致了HTPB/IPDI系聚氨酯反應(yīng)流變性的極大差異。1,42丁二醇擴(kuò)鏈反應(yīng)凝膠時間長,反應(yīng)完全需13046s,生產(chǎn)效率低、能耗大;3,3’2二乙基24,4’2二苯基甲烷二胺僅需3958s反應(yīng)完全,凝膠時間適當(dāng),適合HTPB/IPDI系聚氨酯制品的生產(chǎn);脂肪族二胺D2230反應(yīng)快,僅758s完全固化,凝膠時間短,無法滿足澆注生產(chǎn)工藝的要求。

BDO擴(kuò)鏈聚氨酯有顏色較深的分散相存在,尺寸100～1000nm,形成了較完全的微相分離結(jié)構(gòu);MOEA擴(kuò)鏈聚氨酯中顏色較深的分散相的尺寸則小了很多,最大的聚集體只有300nm,且軟硬段界面相對模 糊,微相分離較差;而脂肪族二胺D2230擴(kuò)鏈聚氨酯形成了均一的相溶合體系。

根據(jù)對聚氨酯AFM相圖中微觀結(jié)構(gòu)的研究,認(rèn)為某個特定聚氨酯的微觀結(jié)構(gòu)是聚氨酯軟/硬段間的熱力學(xué)不相容性、反應(yīng)流變性和軟硬鏈段的運動能力這3個因素共同作用的結(jié)果,而且需對聚氨酯試樣的軟硬段結(jié)構(gòu)及其固化交聯(lián)過程進(jìn)行具體分析才能判斷其中的主導(dǎo)因素。

無論PTMG型還是PHA型聚氨酯,乙二醇為擴(kuò)鏈劑制備的聚氨酯涂膜具有較高的拉伸強度,而由1,62己二醇為擴(kuò)鏈劑制備的聚氨酯涂膜的力學(xué)強度最低。

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