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扩链剂1,4-丁二醇

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2017-2-26 17:30:11
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、扩链剂1,4-丁二醇、环氧树脂及其固化剂之间相互反应的规律。

结果表明,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;扩链剂1,4-丁二醇对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,这可有效地提高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。

本文通过设计一系列方案,采用红外光谱对聚合物进行结构表征,探讨了聚氨酯预聚体对环氧树脂改性的过程中可能发生的反应种类及反应机理,对聚氨酯改性环氧树脂的应用研究具有重要的指导意义。

实验原料:甲苯二异氰酸酯(TDI);聚醚210;扩链剂1,4-丁二醇;二月桂酸二丁基锡,1,2-环氧环己烷-4,5-二甲酸二缩水甘油酯(TDE-85);甲基四氢邻苯二甲 酸酐(MeTHPA);2,4,6-三(二甲胺基甲基)苯酚(DMP-30)。

端异氰酸酯基PU预聚体的制备在四口烧瓶中加入聚醚210,首先加热抽真空脱水,80℃左右缓慢加入化学计量的TDI,搅拌至所需时间后停止反应,即得到端异氰酸酯的PU预聚体,冷却至室温待用。



4,4'-双仲丁氨基二苯基甲烷(MDBA)优点:

液体,安全易操作

釜中寿命长

毒性低-艾姆斯试验为阴性

流动性和附着性提高

湿度灵敏性低

可用于MDI预聚物的熟化

与多种多元醇共熟化剂和其他聚氨酯化学原料兼容

可用于室温熟化

硬泡: 增强压缩强度尺寸稳定性,降低易脆性,闭孔率高,导热系数低

TDI软泡: 低密度,高强度,高承载性

MDI软泡:低密度,低硬度,强度增强


IPN产物的制备。将TDE-85置于80℃左右真空干燥箱中抽真空脱水气,冷却至60℃左右按比例加入端异氰酸酯的PU预聚体、扩链剂1,4-丁二醇、固化剂 MeTHPA以及固化促进剂DMP30(占固化剂质量分数的1%),混合均匀后再放置于80℃真空干燥箱内脱气30min,浇到聚四氟乙烯板上,经程序升温固化(80℃/1h+100℃/2h+140℃/10h)。其他产物的制备过程均同上述过程类似,只是加入原料的种类、数量有变。

采用AVATAR360型红外分析仪(美国Nicolet 公司)对原料TDE-85、聚醚二元醇GM210以及PU预聚体、1#~5#样品进行红外光谱分析。固体样品采用溴化钾压片法进行检测,液体样品直接测试或经过四氯化碳稀释后检测。

3001cm-1、2931cm-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[5],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和扩链剂1,4-丁二醇并未发生反应。多的羟基振动峰是因为加入的1,4-丁二醇和TDE-85没有反应,引入了羟基的缘故。

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4,4'-双仲丁氨基二苯基甲烷(MDBA)  http://www.yaruichemical.com