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高分子修补材料具有力学性能好、热稳定性和化学稳定性好且易于施工操作、可常温固化等优点,是目前沥青路面裂缝修补工程中的新型材料。双酚A型环氧树脂(epoxy resin/E-51/EP)具有粘接力强、力学性能优异,同时也具有固化物脆性大,断裂延伸率小、耐机械冲击和热冲击差等缺点。而聚氨酯(polyurethane/PU)材料拉伸粘接强度虽不高,但其具有高弹性、耐磨、耐疲劳,抗冲击性强、抗振动性好等优点,并能与其他种类的聚合物有很好的相容性,因此,本文用PU改性EP得到互穿网络聚合物(interpenetrating polymer networks/PU-EP IPNs),不仅不会削弱EP的效果,还可使其缺点得到一定程度的改善。本文旨在研究PU-EP IPNs的最佳制备工艺,确定最佳增韧比,并深入研究PU-EP IPNs的固化反应动力学及聚合物反应机理。本文以改性脂肪胺(421)为固化剂,通过PU对EP进行增韧改性,制备出PU-EP IPNs道路修补材料。用粘度仪测定制备好的PU-EP IPNs的黏度变化,以分析道路修补材料的工作性能。通过热重分析法研究PU-EP IPNs材料热稳定性,与红外光谱结合分析PU、EP间官能团反应。用红外光谱对PU-EP IPNs体系进行结构分析,得到聚氧化丙烯二醇(Propylene glycol polyoxypropylene glycol/PPG)与异氰酸酯(MDI)阶段的反应机理以及PU改性EP反应机理。通过扫描电子显微镜(SEM)对PU-EP IPNs内部及拉伸断面进行分析,研究了PU-EP IPNs材料的两种聚合物的相容性及形貌特征。通过不同升温速率的差示扫描量热法分析PU-EP聚合物在固化剂作用下的固化反应数理方程。运用万能材料试验机测定PU改性EP修补材料的拉伸强度、剪切强度和拉拔强度。研究结果表明:PU-EP IPNs修补材料最佳制备工艺为PPG和MDI中的羟基(-OH)和异氰酸酯基(-NCO)物质的量比为2.4:1,PU合成时间为2.5h,PU和EP质量比为1:5,PU-EP IPNs合成时间为1.5h。在此条件下得到的PU-EP IPNs修补材料初始黏度为1.672Pa·s,可操作时间为26min,胶凝时间为39min,表干时间为54min,固化时间为63min,工作性能满足要求;拉伸强度为15.32Mpa,剪切强度为4.1Mpa,拉拔强度为5.12Mpa,断裂延伸率为61.36%,能够满足修补材料对力学性能的使用要求;由红外光谱得到异氰酸酯基-NCO与PPG中羟基-OH和EP中-OH发生反应,生成氨基甲酸酯基团,PPG与MDI搅拌时间太久,MDI中的-NCO与水分子发生副反应生成聚脲;扫描电子显微镜发现加入PU后的PU-EP IPNs呈明显的两相结构,PU与E-51发生不同程度的交联,形成了互穿网络聚合物,提高了材料的韧性,PU含量达到50%时,PU-EP IPNs修补材料界面不平整,裂纹多且分布杂乱,呈现韧性断裂的特征;热分析试验得到PU的加入导致材料的耐热性能降低,且PU含量越多,耐热性降低更明显。