论文部分内容阅读
本文对4，4-二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)与双酚A型二缩水甘油醚(DGEBA)的固化反应进行了研究，并将噁唑烷酮杂环结构引入到环氧树脂和聚氨酯分子链结构中，研究了噁唑烷酮对改性材料结构和性能的影响。 首先研究了两种新型催化剂HycatTM1000S和HycatTM AO-4对MDI/DGEBA固化反应的影响。通过DSC和FTIR研究了MDI/DGEBA固化反应过程，确认了反应过程主要涉及到噁唑烷酮环、异氰脲酸酯环和聚醚等反应。用FWO法和KAS法确定了固化反应活化能等动力学参数。在HycatTM1000S催化下，异氰脲酸酯与噁唑烷酮形成反应的平均活化能为80.6-108.7kJ/mol。而在HycatTM AO-4催化下，这两个反应的平均活化能分别为58.5kJ/mol和66.8kJ/mol，明显低于前者。在MDI/DGEBA固化体系中，随着组分中MDI含量的提高，对于HycatTM1000S催化体系，材料中噁唑烷酮与异氰脲酸酯的杂环含量比例从1.89下降到0.50，而对于HycatTM AO-4催化体系，二者杂环比例由1.22下降到0.54，材料的交联密度和耐热性均随着MDI含量的提高而增加。 其次，通过溶液法合成了噁唑烷酮杂环改性的环氧树脂，对其合成条件进行了探索。最佳合成条件是以HycatTM1000S为催化剂，反应温度为200℃，DGEBA与MDI摩尔比为3∶1。用噁唑烷酮改性环氧树脂(OXEP)与甲基四氢苯酐(MTHPA)反应制备固化物，固化材料的玻璃化转变温度(Tg)和耐热性均随着噁唑烷酮杂环含量的增加而提高。 使用不同分子量的聚四氢呋喃二醇(PTMG650/PTMG1000/PTMG2000)与MDI形成的聚氨酯预聚体，对MDI/DGEBA固化体系进行增韧。随着聚氨酯预聚体分子量和添加量的增加，固化物基体的Tg下降，材料的韧性增加。在四种不同软段结构的聚氨酯预聚体增韧体系(PTMG2000/PBA2000/HTPB2000/PDMS2000)中，HTPB型聚氨酯增韧效果最佳，冲击强度提高了两倍。 最后，通过聚氨酯预聚体与DGEBA分别在两种催化剂HycatTM1000S和HycatTMAO-4的作用下，合成分子链中含有异氰脲酸酯和噁唑烷酮杂环结构的聚氨酯弹性体(PUO)。当聚氨酯软段分子量相同时，PUO材料的Tg随着硬段含量的增加而增加;当聚氨酯硬段的含量保持不变时，PUO材料的Tg随软段分子量的增加而下降。杂环改性聚氨酯弹性体的耐热性随着硬段含量的增加而提高，而且杂环改性的聚酯型聚氨酯的力学性能最佳。