雙酚S環(huán)氧樹脂/聚氨酯“互穿網(wǎng)絡(luò)” 研究進(jìn)展
河北大學(xué)化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院最近研究了雙酚S環(huán)氧樹脂/聚氨酯互穿網(wǎng)絡(luò)的熱性能。專家表示，實(shí)驗(yàn)表明：完全劇化后的雙酚S環(huán)氧樹脂的玻璃化溫度比雙酚A環(huán)氧樹脂在相同條件下高40～50℃；通過動(dòng)態(tài)力學(xué)譜儀(TBA)研究的BPSER與PU配比和玻璃化溫度之間的關(guān)系，則表明隨著BPSER用量的增加體系的玻璃化溫度升高；兩組分均勻混合達(dá)到最佳值時(shí)，形成了反應(yīng)型互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)；而熱重分析儀(TGA)研究的完全固化后的互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)的熱分解行為，表明BPSER的加入可提高PU的初始熱分解溫度。環(huán)氧樹脂是重要的熱同性高分子材料，它以其優(yōu)良的粘結(jié)性能、力學(xué)性能及電性能，被用作涂料、膠黏劑和材料基體，在國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域中廣泛使用。雙酚S環(huán)氧樹脂(BPSER)中由于引入-SO2-極性基團(tuán)，所以較傳統(tǒng)的雙酚A環(huán)氧樹脂(BPAER)有更好的撓曲、壓縮強(qiáng)度和粘結(jié)性能，其玻璃層壓板有較好的熱穩(wěn)定性、韌性和化學(xué)穩(wěn)定性，有很好的應(yīng)用前景。
但其質(zhì)脆則限制了其更大的用途；專家介紹，聚氨酯(PU)是一類具有高彈性和耐磨性的高聚物，但與金屬粘結(jié)不夠理想?；ゴ┚酆衔锞W(wǎng)絡(luò)(IPNs)是多組分聚合物，這種聚合物共混改性技術(shù)為制備特殊性能的復(fù)合材料開拓了有效途徑，用環(huán)氧樹脂與聚氨酯組成的互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)，則可望綜合環(huán)氧樹脂和聚氨酯的各種優(yōu)異性能。近年來隨著高分子材料應(yīng)用的迅速擴(kuò)大，對(duì)BPSER有越來越多的研究，但對(duì)BPSER/PU互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)的組成與相行為相關(guān)性的研究上作尚未見報(bào)道，為此科研人員采用不同配比制備一系列BPSER/PU互穿聚合物剛絡(luò)，通過傅立葉變換紅外光譜分析(FTIR)、熱重分析(TGA)及動(dòng)態(tài)力學(xué)譜儀(TBA)的測(cè)試，探討了相間的接技反應(yīng)、熱力學(xué)性能及其與組分的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：雙酚S環(huán)氧樹脂/聚氨酯互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)的固化過程中，BPSER/PU的IPN在固化初期有各自的特征峰，PU鏈端的-NCO未被封端，PU中的異氰酸根特征峰與BPSER中環(huán)氧基的特征峰強(qiáng)度逐漸減弱；而前期2者反應(yīng)較快、峰強(qiáng)變化較明顯，隨著固化時(shí)問的延長二者反應(yīng)的速度漸慢。
BPSER/PU/DDM體系中涉及3種交聯(lián)反應(yīng)，即PU的交聯(lián)反應(yīng)、BPSEH的開環(huán)交聯(lián)反應(yīng)，以及PU中-NCO與BPSER中仲羥基的交聯(lián)反應(yīng)；固化初期反應(yīng)較快且隨著同化時(shí)間的延長交聯(lián)密度增大、體系黏度顯著增加，2者反應(yīng)速度降低。BPSER/PU互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)的Tg都明顯高于同組分的BPAER/PU互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)：2種IPN中PU的Tg，盡管前者低于后者5℃，但是相同組成的IPN，如在環(huán)氧樹脂/PU=25/75配比F，前者玻璃化溫度仍然比后者高18.1℃。這是由于BPSER中有極性砜基的存在，增大了分子間作用力，具有更高的耐熱性和玻璃化溫度。中國環(huán)氧樹脂行業(yè)協(xié)會(huì)專家表示，從實(shí)驗(yàn)中可以發(fā)現(xiàn)：m(BPSER)/m(PU)=25/75時(shí)，玻璃化溫度較PU可提高25.1℃，兩組分分布均勻，網(wǎng)絡(luò)問可=穿程度較高，此配比是兩網(wǎng)絡(luò)分子水平混合的最佳值。并且BPSER/PU IPN比BPAER/PUIPN有更高的玻璃化溫度；m(BPSER)/m(PU)=75/25時(shí)，體系的初始分解溫度較純PU提高了20℃以上，比其他各紺分樣品的初始熱分解溫度高10℃左右，BPSER的加入可提高體系的熱穩(wěn)定性。
但其質(zhì)脆則限制了其更大的用途；專家介紹，聚氨酯(PU)是一類具有高彈性和耐磨性的高聚物，但與金屬粘結(jié)不夠理想?；ゴ┚酆衔锞W(wǎng)絡(luò)(IPNs)是多組分聚合物，這種聚合物共混改性技術(shù)為制備特殊性能的復(fù)合材料開拓了有效途徑，用環(huán)氧樹脂與聚氨酯組成的互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)，則可望綜合環(huán)氧樹脂和聚氨酯的各種優(yōu)異性能。近年來隨著高分子材料應(yīng)用的迅速擴(kuò)大，對(duì)BPSER有越來越多的研究，但對(duì)BPSER/PU互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)的組成與相行為相關(guān)性的研究上作尚未見報(bào)道，為此科研人員采用不同配比制備一系列BPSER/PU互穿聚合物剛絡(luò)，通過傅立葉變換紅外光譜分析(FTIR)、熱重分析(TGA)及動(dòng)態(tài)力學(xué)譜儀(TBA)的測(cè)試，探討了相間的接技反應(yīng)、熱力學(xué)性能及其與組分的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：雙酚S環(huán)氧樹脂/聚氨酯互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)的固化過程中，BPSER/PU的IPN在固化初期有各自的特征峰，PU鏈端的-NCO未被封端，PU中的異氰酸根特征峰與BPSER中環(huán)氧基的特征峰強(qiáng)度逐漸減弱；而前期2者反應(yīng)較快、峰強(qiáng)變化較明顯，隨著固化時(shí)問的延長二者反應(yīng)的速度漸慢。
BPSER/PU/DDM體系中涉及3種交聯(lián)反應(yīng)，即PU的交聯(lián)反應(yīng)、BPSEH的開環(huán)交聯(lián)反應(yīng)，以及PU中-NCO與BPSER中仲羥基的交聯(lián)反應(yīng)；固化初期反應(yīng)較快且隨著同化時(shí)間的延長交聯(lián)密度增大、體系黏度顯著增加，2者反應(yīng)速度降低。BPSER/PU互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)的Tg都明顯高于同組分的BPAER/PU互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)：2種IPN中PU的Tg，盡管前者低于后者5℃，但是相同組成的IPN，如在環(huán)氧樹脂/PU=25/75配比F，前者玻璃化溫度仍然比后者高18.1℃。這是由于BPSER中有極性砜基的存在，增大了分子間作用力，具有更高的耐熱性和玻璃化溫度。中國環(huán)氧樹脂行業(yè)協(xié)會(huì)專家表示，從實(shí)驗(yàn)中可以發(fā)現(xiàn)：m(BPSER)/m(PU)=25/75時(shí)，玻璃化溫度較PU可提高25.1℃，兩組分分布均勻，網(wǎng)絡(luò)問可=穿程度較高，此配比是兩網(wǎng)絡(luò)分子水平混合的最佳值。并且BPSER/PU IPN比BPAER/PUIPN有更高的玻璃化溫度；m(BPSER)/m(PU)=75/25時(shí)，體系的初始分解溫度較純PU提高了20℃以上，比其他各紺分樣品的初始熱分解溫度高10℃左右，BPSER的加入可提高體系的熱穩(wěn)定性。
