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环氧树脂是具有良好粘接、耐腐蚀、绝缘、高强度等性能的热固性树脂,具有广泛的工业应用。然而环氧树脂材料本身的脆性和易断裂性,限制了这些材料的应用范围。通常增韧改性环氧树脂的方法是向其中引入各种增韧改性剂,包括以下几大类:液体橡胶或弹性体;热塑性聚合物;刚性液晶聚合物;丙烯酸酯类化合物;以及无机纳米颗粒材料。近年来,一些氨基封端的柔性聚合物,作为新出现的环氧树脂增韧剂或环氧弹性体固化剂,得到了很广泛的应用。这些柔性聚合物包括氨基封端的聚丙二醇、氨基封端的聚丁二烯等。其优点主要有反应活性的端基、长度可调控的柔性分子链段、热稳定性以及在弹性体应用中较低的玻璃化转变温度等。
本文也利用氨基封端的柔性聚合物,制备了各种增韧环氧胶和弹性环氧胶,主要内容有:1、将端氨基聚醚用二异氰酸酯化合物封端后,再用小分子脂肪胺封端,得到了端氨基聚脲,并用于增韧环氧胶和弹性环氧胶的制备;2、利用二异氰酸酯扩链端氨基聚醚,制备一种含有脲键的端氨基聚醚,用于制备弹性环氧胶;3、利用一种氨基封端聚丁二烯直接固化或者配合小分子胺固化环氧树脂,制备了环氧增强的聚丁二烯弹性体。
主要研究结果总结如下:
1)利用端氨基聚脲,用来直接固化,或配合小分子脂肪胺固化环氧树脂,获得了从弹性体到塑性材料的各种环氧胶。其中一种增韧环氧胶在25℃下固化2天,其拉伸强度超过12MPa,固化完全后,其强度达到16MPa,而断裂伸长率大于50%。由于聚脲结构引入,在提高环氧胶韧性的前提下,其在较高温度下的机械性能得到有效保持。
2)利用改性氨基聚醚制备的弹性环氧胶,与未改性的环氧胶相比,其机械性能有大幅度的提高;不影响低温下韧性情况下,耐热性能也得到改善;同时固化反应活化能降低了大约20kJ/mol,固化时间缩短2/3。断裂表面的扫描电子显微镜照片表明,材料中具有明显的两相分离结构。
3)合成了一种环氧树脂增强的聚丁二烯弹性体。通过调节配方中环氧树脂含量,可以控制材料的拉伸强度为6MPa~10MPa,断裂伸长率为500%~100%。该材料具有一定的耐水性和良好的热稳定性。动态力学分析结果表明:环氧树脂和聚丁二烯之间具有完全的相分离,且相分离程度不受环氧树脂含量和热处理过程的影响。