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环氧树脂体系扩链剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2018-1-29 11:12:53
制备了聚氨酯改性环氧树脂体系,并通过红外光谱分析,研究了异氰酸酯端基的聚氨酯预聚体、环氧树脂体系扩链剂、环氧树脂及其固化剂之间相互反应的规律。

聚氨酯、环氧树脂二者之间形成IPN结构过程中,环氧树脂与其固化剂之间发生固化反应;环氧树脂体系扩链剂对PU预聚体进行扩链;同时TDE-85同PU预聚体之间还发生两相间的化学反应,环氧树脂体系扩链剂有效地提高2种聚合物之间的相容性和稳定性,从而可以提高环氧树脂性能,达到改性目的。

环氧树脂具有很多优点,如机械强度高、粘结力强、收缩率低、稳定性好、加工性能优良等,被 广泛使用于涂料、粘结剂、电气产品、土木建筑、复合材料等领域。然而由于其性脆、不够强韧、抗冲击性差,成为影响其市场进一步扩大的难题,为此必须对其进行改性。

目前对环氧树脂采用的主要改性方法之一,就是聚氨酯改性环氧树脂,在适当的条件下使得二者形成互穿网络结构,从而达到提高环氧树脂韧性,同时不降低其强度、耐热性的目的。

然而,在聚氨酯改性环氧树脂时由于原料的多样性,且各种原料所含官能团在一定程度上可发生 反应并且相互产生影响,使得聚氨酯改性环氧树脂体系的固化机理复杂化。

通常的文献上只是笼统的根据各种原料的官能团指出了体系内可能存在的反应,或者仅就开始原料和最终产物做结构分析,而并未对反应过程做进一步的研究。



甲基环己二胺(脂环胺类固化剂扩链剂HTDA)是一种带侧甲基的脂环胺单体,是一支新型的脂环胺类环氧树脂固化剂。

该产品可单独用作固化剂,还可与其他普通环氧固化剂(如:脂肪胺,脂环胺、芳香胺、酸酐等)或通用促进剂(如:叔胺、咪唑)混合使用,在宽广的温度范围类固化环氧树脂,适用于复合材料、涂料、胶粘剂和地坪等领域;可用于聚酰胺、聚酰亚胺等有机合成;可用于聚氨酯做胺类扩链剂,与异氰酸酯基形成脲键,提高产品的综合性能。



3001cm-1、2931 cm-1左右处的吸收峰是饱和C—H伸缩振动峰,1736cm-1处是羰基伸缩振动峰,1180cm-1、1133cm-1左右处出现的两个醚键C—O—C吸收 峰,处于高频的为反对称伸缩振动峰,强度很高,出现在低频的为对称伸缩振动峰,强度较小。

908cm-1左右处的是环氧基的特征峰,727cm-1左右处的宽峰,是采用四氯化碳稀释TDE-85时引入的C—Cl键的吸收峰。对比TDE-85和1#谱线,发现1#样品的红外光谱图中908cm-1左右处的环氧基特征峰已基本消失,且在3629cm-1左右处出现了吸收峰,这应该是CO双键的倍频峰。结合文献,可以推测1#样品的反应历程可分为以下3个阶段: 首先,促进剂DMP-30进攻酸酐生成羧酸盐阴离子。其次,羧酸盐阴离子和环氧基(TDE-85中脂环上的环氧基也会发生类似反应,下同)反应生成氧阴离子。

此羧酸盐阴离子再与环氧基发生开环聚合反应,这样一步一步地交替进行固化反应。 TDE-85和2#样品的红外光谱对比2#、TDE-85的红外光谱图,可以看到,2条谱线非常相似,除了2#3535cm-1左右处多了O—H伸缩振动吸收峰外,其余各峰基本相同,且2# 样品经过程序固化温度,没有固化,仍然为液体,这些说明了在给定的条件下,TDE-85和环氧树脂体系扩链剂并未发生反应。多的羟基振动峰是因为加入的环氧树脂体系扩链剂和TDE-85没有反应,引入了羟基的缘故。

在聚氨酯(脲)弹性体中,必须加入催化剂来提高树脂组分的反应活性。催化剂通常有两类:有机金属催化剂和胺类催化剂。催化剂对凝胶反应和发泡反应的催化活性是不同的。一般叔胺类催化剂对发泡反应的催化效率大于对凝胶反应的催化效率,有机金属类催化剂则对凝胶反应的催化效果明显。

有机金属催化剂中最常用的是有机锡和有机铋。由于端氨基聚醚与异氰酸酯基的化学活性非常高,通常无需使用催化剂就能在瞬间生成聚脲材料。而通常使用的聚醚多元醇一般为端仲羟基,在无催化剂的条件下与异氰酸酯反应较慢,所以必须使用催化剂加快异氰酸酯与羟基的反应,并且,由于聚醚二醇和聚醚三醇与异氰酸酯的反应活性又有不同,所以配方中必须根据体系中聚醚多元醇和扩链剂的类型合理选择催化剂的品种、控制用量,才有可能得到性能良好的弹性体。


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