聚氨酯—环氧树脂的研究

 

上海材料研究所  姚仲民  陈荣庭

[作者小传]姚仲民  男,1937年4月生,广东省平远县人。机械工业部上海材料研究所高级工程师。从事工程塑料、胶粘剂和特种涂料等高分子材料研究。主持研制的“汞齐泵从杆材料研究”1986年获国家科技进步三等奖;“210产品缓冲器和介质的研究”(负责人之一),1995年获机械部二等奖;“甲板防滑涂料”1996年获机械部科技进步三等奖;“特种涂料研究”1997年获上海科学院科技进步二等奖。“特种涂料研究”1999年被授予世界华人重大科学技术成果。“耐醛化液介质的塑料耐腐蚀离心泵”(1980年)、“室温快速固化胶”(1984年)“不流淌胶的研究”(1988年)、“聚氨酯筛板材料研究”(1991年)均通过部级鉴定。著作如“Corrosion-Wear  Behavior  of  Plastic  in  Caustic  Media”(《材料技术》(日)VOI.2,NO.12,1984);“聚氨脂一环氧树脂的研究”(《中国胶粘剂》1996年第4期),均被收入美国化学文摘(CA)中。

[论文摘要]本文介绍了聚氨酯-环氧权脂的合成和性能。固化后,它具有很好的柔韧性和弹性,它可以用来制各胶粘剂、涂料、密封剂和复合材料等,或用于改善它们的性能。

关键词:聚氨酯-环氧树脂,聚氨酯改性环氧树脂,胶粘剂

[论文]1  前言

环氧树脂具有优良的粘结力和机械强度,但缺乏韧性,往往呈脆性状态。而聚氨酯则具有极佳的柔韧性和弹性。因此,探索用聚氨酯来改性环氧树脂,早在六十年代末就开始了。如美国Dow  Chemical公司首先研制成功聚氨酯改性环氧结构胶粘剂,复合材料基体树脂等产品用于航空航天工业[1-2]

八十年代来,日本横浜コ”ム(株)开发的弹性环氧树脂系列FEX,分子量分布宽,树脂粘度高。固化后它柔软富弹性、耐冲击,可以无色透明,与普通环氧树脂相溶性好[3]。

国内研制单位亦不少,如上海市合成树脂研究所在DW-4耐超低温胶中,用了环氧改性聚氨酯树脂。天津市合成材料研究所的HY一912超低温胶中,用了聚氨酯改性环氧树脂。黑龙江省石油化学研究所研制出聚氨酯半互穿改性环氧树脂胶粘剂,提高了它的剪切强度和剥离强度,用于轿车车门折边的胶接[4]。

我们研制成功的SK3系列聚氨酯一环氧树脂,粘度适中,适于操作,贮存稳定。它固化后具有极佳的柔韧性和弹性,在胶粘剂、涂料和复合材料基体等有望获得广泛的应用。目前,它已在某些胶粘剂和涂料中取得了良好的结果。

2  实验部分

2.1 SK3聚氨酯-环氧树脂的合成

在装有搅拌器、温度计和通氮气阀门、连接减压真空泵的四口反应器中,放入端羟基聚醚,加热、抽真空,排除水份及空气。冷至60℃,通氮气保护。滴加称量的异氰酸酯,加热,搅拌保温,得到异氰酸酯封端的聚氨酯予聚体。然后加入称取的环氧树脂,在氮气中加热,不断搅拌,进行反应。经红外光谱分析证实NCO基团全部耗尽为止,反应完成。

2.2 SK3型聚氨酯-环氧树脂的主要性能指标

2.3 用SK3树脂制备胶粘剂及其性能检测

胶粘试作制备:按比例将SK3树脂、固化剂、促进剂及填料充分拌匀,均匀涂抹在无锈去油的粘接试样表面上,在0.05MPa压力条件下固化。

固化条件:在室温23º±2℃下,3天后测试强度。

热固化的文中另有说明。

试验方法:拉伸强度按国标GB6329-86

方法进行,冲击强度按GB6328-86,剪切强度按Gll7124-86,90º剥离强度按GB7122—86

方法进行。

2.4 用SK3树脂制备浇铸件及其性能检测

①浇铸试样制备:按比例将SK3树脂、固化剂、促进剂等充分调匀,直接浇入试样模具,固化后取出。

②试验方法:拉伸强度和断裂伸长率按国标GB2568—81方法进行,压缩强度按GB2569-81,冲击强度按GB25771-81,硬度按GB2411-80方法进行。

3  结果与讨论

3.1 固化剂对粘接性能的影响

三亚乙基四胺除热固化的剥离强度稍高外,其余性能较差。一般说来,芳胺的冲击强度和韧性都较好。但要加热固化。

3.2 固化剂用量的影响  

3.3 固化条件对性能的影响

3.4 填料对粘接性能的影响  

4  结语

(1)研制成的SK3型系列聚氨酯-环氧树脂,粘度适中,便于操作,贮存稳定,室温可放置一年以上。

(2)这是一种新型树脂,它与通常共混方法改性的聚氨酯-环氧不同;与聚酯半互穿改性环氧树脂也可能不同。这是在一条分子主链上同时含有聚氨醋键和环氧基的树脂,它与日本横浜コ”ム(株)的弹性环氧树脂FEX系列相似,性能接近,但粘度较低,更适于操作。

(3)SK3型树脂用改性胺类固化后,粘结力强,柔韧性好,富弹性,可在胶粘剂、涂料、防振材料、密封剂和复合材料基体等方面应用。它可以单独使用,也可以作为环氧树脂等的有效增韧剂;或用作低温胶的基体材料;亦可改善聚氨酯涂料的耐候性与耐化学性等。

 

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