聚氨酯改性环氧树脂性能研究_郑娟丽

聚氨酯改性环氧树脂高温老化研究
陈允禄;任鹏杰;宋成法;张斌;郑茂源
【期刊名称】《交通世界》
【年(卷),期】2024()9
【摘要】为研究聚氨酯改性环氧树脂在高温条件下抗老化性能及老化机理,设置了160、170、180℃三种高温老化温度,采用宏观试验与微观试验结合方法对其进行研究。

研究结果表明:聚氨酯改性环氧树脂在高温老化过程中,试件质量随着老化时间的增加逐渐降低,拉伸强度及拉伸剪切强度大幅度提升,断裂伸长率大幅度下降。

高温老化后N-H/OH键发生氧化,酯羰基、脲羰基发生热降解,树脂拉伸断裂面呈现明显脆性破坏。

【总页数】4页(P20-23)
【作者】陈允禄;任鹏杰;宋成法;张斌;郑茂源
【作者单位】山东省公路桥梁建设集团有限公司;山东科技大学
【正文语种】中文
【中图分类】U414
【相关文献】
1.耐高温改性环氧树脂粘接剂的制备及改性机理研究
2.氟化协同偶联剂改性纳米SiO2/环氧树脂的热氧老化特性研究
3.耐高温聚氨酯改性TDE-85/E-51环氧树脂胶粘剂的制备和性能
4.阻燃改性环氧树脂的抗紫外老化研究
5.纳米氧化锌改性纤维筋用环氧树脂的老化性能研究
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环氧树脂改性聚氨酯弹性体的透湿性研究吴贻清庞坤玮黎艳飞区志敏（广州华南理工大学华工百川科技有限公司，广东广州510640）摘要简单介绍了聚合物和聚氨酯的透湿性机理，就TDI型和MDI型的聚氨酯弹性体(PUE)在经过环氧树脂改性前后的透湿性进行了比较，实验结果显示，加入环氧树脂进行改性后，MDI型PUE的透湿系数有明显的降低,而TDI型PUE的透湿系数无明显改变。

关键词聚氨酯弹性体；环氧改性；透湿性；自由体积前言目前，国内用聚氨酯弹性体（PUE）做密封材料用于水中场合的研究不多，这主要是因为影响聚氨酯透湿性的因素是互相关联而且多样化的，要取得各种性能和透湿性能之间的平衡具有一定的难度。

如果聚氨酯的透湿性能达到水下封装应用的要求，在石油勘探，水下电子产品保护，船舶工业等领域将有大量的应用，对于拓展聚氨酯弹性体的应用领域具有重要的现实意义。

聚氨酯弹性体具有微相分离的物理结构特征，水分子在聚氨酯弹性体中的渗透并没有过多地涉及到化学变化，而是与聚氨酯的自由体积即微相分离程度有密切的关系。

环氧树脂（Epoxy Resin）具有很强的内聚力，分子结构致密，水蒸气透过率极低，因此，本实验选择环氧树脂作为提高聚氨酯弹性体水蒸气密封性能的改性物。

1实验部分1.1实验原料聚四氢呋喃醚二醇（PTMG），相对分子质量1000、2000，日本三菱化学株式会社；二苯基甲烷-4，4′-二异氰酸酯（MDI-100），烟台万华聚氨酯股份有限公司；甲苯二异氰酸酯（TDI-100），德国Bayer公司；1，4-丁二醇（BDO），工业级，山西三维集团股份有限公司；E-300(3,5-二甲硫基-2,4甲苯二胺80%，3,5-二甲硫基-2,6甲苯二胺20%)，淄博方中化工有限公司；环氧树脂E-42，市售。

1.2弹性体的制备1.2.1预聚体的合成将聚四氢呋喃醚二醇在100～110℃下真空脱水2～3h，冷却至50℃，缓慢加入计量的异氰酸酯组分，自然升温30min左右，并在80±2℃下保温反应2～3h，取样分析NCO含量，分析值与设计值基本相符后，充氮气密封保存备用。

1前言环氧树脂是一种热固性树脂，因其有优异的粘结性、机械强度、电绝缘性及良好的工艺性等特性，而广泛应用于胶粘剂、涂料、复合材料基体等方面，但其质脆、耐热性、抗冲击韧性差等缺点限制了其更大的用。

因此对它进行改性是一个非常活跃的研究领域。

其中改善环氧树脂的韧性、强度和耐热性是环氧树脂材料改性的重要方向。

通常的增韧环氧树脂的改性方法都是以降低环氧树脂的刚性和耐热性为代价的。

互穿聚合物网络技术(IPN)自问世以来，因IPN的协同效应可使聚合物的冲击强度、模量、断裂伸长、硬度和耐热性等同时比每一组分的高而引起广泛重视。

聚氨酯(PU)改性环氧树脂互穿聚合物网络体系能同时具有耐高低温、高强度、高韧性等特点，具有广阔的应用前景。

因此，开展环氧树脂的聚氨酯(PU)改性研究工作，能够为PU改性环氧树脂互穿聚合物网络体系的设计获得理论依据具有很重要的意义。

固化工艺会对环氧树脂固化物的性能产生重要影响。

PU改性环氧树脂固化反应的研究对材料性能的提高与固化工艺的设计十分关键，而相关的PU改性环氧树脂固化反应研究的文献报道甚少。

为此，本研究选用聚乙二元醇(PEG)和甲苯二异氰酸酯(TDI)作为原料，合成端异氰酸酯基聚氨酯预聚体；采用该预聚体、固化剂（N，N-二甲基苄胺）对环氧树脂体系进行改性，并通过时差扫描量热法（DSC）分析，探讨聚氨酯改性环氧树脂体系的固化反应。

1.1 环氧树脂的定义及发展简史1.1.1 定义环氧树脂（Epoxy Resin）是泛指含有两个或两个以上环氧基，以脂肪族、脂环族或芳香族等有机化合物为骨架并能通过环氧基团反应形成有用的热固性产物的高分子低聚物（Oligomer）。

但聚合度为零时，称之为环氧化合物，简称环氧化物（Epoxide）。

这些低相对分子量树脂虽不完全满足严格的定义但因为具有环氧树脂的基本属性在称呼时也不加区别的统称为环氧树脂。

环氧树脂是一种从液态到黏稠态、固态多种形态的物质。

它几乎没有单独的使用价值，只有和固化剂反应生成三维网状结构的不溶不熔聚合物才有使用价值，因此环氧树脂属于热固性树脂，属于网络聚合物范畴。

2019,Vol郾 33,No郾 7摇 www. mater鄄rep. com水性聚氨酯改性环氧树脂乳液的涂膜性能研究王玉龙1 ,侯立杰2 ,刘志勇1, ,李世宇1 ,李卓辉21摇 烟台大学土木工程学院,烟台 264000 2摇 烟台大学化学与化工学院,烟台 264000制备不同粒径的水性聚氨酯,并分析添加不同粒径和掺量的水性聚氨酯对环氧乳液成膜拉伸性能、断裂伸长率的影响,同时测试了涂膜的抗冲 击、柔韧性、耐腐蚀性、光泽度等性能。

结果发现:粒径为 55 nm 的水性聚氨酯掺量为 5% 时对水性环氧树脂的增韧效果最好,改性涂膜的拉伸强度、 断裂伸长率和断裂能比未改性环氧涂膜分别提高了 30% 、62% 和 143% ,而弹性模量基本不降低。

SEM 结果表明:掺加聚氨酯后环氧涂膜在受到外 力作用时可使应力分散,断口表面条纹多且层次丰富,呈现韧性断裂的特点,形成涂膜的抗冲击、柔韧性、耐酸碱、光泽度等性能也有显著改善。

关键词摇 摇 水性聚氨酯摇 水性环氧树脂摇 增韧摇 涂膜摇 性能 中图分类号:TQ323郾 5摇 摇 文献标识码:AStudy on Coating Properties of Waterborne Polyurethane ModifiedEpoxy Resin LatexWANG Yulong1 , HOU Lijie2 , LIU Zhiyong1, , LI Shiyu1 , LI Zhuohui21摇 College of Civil Engineering, Yantai University, Yantai 264000 2摇 College of Chemistry and Chemical Engineering, Yantai University, Yantai 264000W aterborne polyurethanes with diverse particle sizes were prepared first. Then, the influence of adding waterborne polyurethanes with diffe鄄 rent particle sizes and amounts in epoxy resin latex on the tensile properties and elongation at break of the modified epoxy resin film were investigated. The impact properties, flexibility, corrosion resistance, gloss and other properties of the modified epoxy resin coating were ana鄄 lyzed. The results indicated that the modified epoxy resin with the best toughening effect was prepared by adding 5% waterborne polyurethane with particle size of 50 nm. Compared to the epoxy coating without modification, the modified epoxy resin coating exhibited the increase of 30% , 62% , and 143% in tensile strength, elongation at break, and fracture energy, while the modulus of elasticity of the modified coating did not de鄄 crease. It could be observed from SEM results that fracture surface of the modified coating was rich in stripes and layers, showing the characteris鄄 tics of ductile fracture. This might be explained by the addition of waterborne polyurethane that made the stress on the modified epoxy resin coa鄄 ting be effectively dispersed when subjected to external force. In addition, the properties of the coating, including impact resistance, flexibility, glossiness, acid resistance and alkali resistance, were also improved evidently.Key words摇 摇 waterborne polyurethane, waterborne epoxy resin, toughening, coating, performance0摇 引言环氧树脂( EP) 具有优异的力学性能和化学稳定性,长期 以来被广泛应用于化工涂料、土木建筑等领域;但由于环氧 树脂较脆且容易老化,其应用受到一定限制[1] 。

环氧树脂的改性与增韧研究引言环氧树脂是一种重要的聚合物材料，具有优异的力学性能和化学稳定性，在工业领域中广泛应用。

然而，传统的环氧树脂存在一些固有的缺点，如脆性、易开裂和低冲击韧性等。

为了提高环氧树脂的性能，研究人员不断努力开展改性与增韧研究，以满足不同领域对材料性能的需求。

一、环氧树脂的改性方法1. 添加剂改性添加剂是改善环氧树脂性能的常见方法之一。

通过添加不同类型的添加剂，如填料、增塑剂和稀释剂等，可以调整环氧树脂的硬度、抗冲击性和粘附性等性能。

填料的加入可以增加环氧树脂的强度和硬度，同时降低成本。

增塑剂的加入可以提高环氧树脂的柔韧性和延展性，改善其加工性能。

稀释剂的加入可以调节环氧树脂的粘度，降低粘度有利于涂层的施工。

2. 聚合物改性聚合物改性是另一种常见的环氧树脂改性方法。

将其他聚合物与环氧树脂共混，可以改变其力学性能和热性能。

常用的聚合物改性剂包括丙烯酸酯、苯乙烯和聚酰胺等。

通过共混聚合，可以在环氧树脂中引入新的相，从而改善其力学性能和耐热性。

此外，聚氨酯改性剂也常用于环氧树脂的改性，可以提高其抗冲击性和抗裂性。

二、环氧树脂的增韧方法1. 纤维增韧纤维增韧是一种常用的增韧方法，主要通过引入纤维增强相来增加环氧树脂的韧性。

常用的纤维增韧剂包括玻璃纤维、碳纤维和芳纶纤维等。

这些纤维增韧剂具有高强度和高模量的特点，可以增加环氧树脂的拉伸强度和韧性。

此外，纤维增韧还能提高环氧树脂的热稳定性和抗老化性能。

2. 橡胶增韧橡胶增韧是另一种常见的增韧方法，通过在环氧树脂中引入橡胶颗粒，可以提高其冲击韧性和拉伸韧性。

常用的橡胶增韧剂包括丁苯橡胶、丙烯酸酯橡胶和乙烯-丙烯橡胶等。

橡胶颗粒能吸收冲击能量，从而有效阻止环氧树脂的开裂和断裂。

此外，橡胶增韧还能提高环氧树脂的耐热性和耐溶剂性。

三、环氧树脂的改性与增韧研究进展随着科学技术的不断发展，环氧树脂的改性与增韧研究取得了显著的进展。

一方面，研究人员通过改变添加剂的类型和含量，实现了对环氧树脂性能的精确调控。

1前言环氧树脂是一种热固性树脂，因其有优异的粘结性、机械强度、电绝缘性及良好的工艺性等特性，而广泛应用于胶粘剂、涂料、复合材料基体等方面，但其质脆、耐热性、抗冲击韧性差等缺点限制了其更大的用。

因此对它进行改性是一个非常活跃的研究领域。

其中改善环氧树脂的韧性、强度和耐热性是环氧树脂材料改性的重要方向。

通常的增韧环氧树脂的改性方法都是以降低环氧树脂的刚性和耐热性为代价的。

互穿聚合物网络技术(IPN)自问世以来，因IPN的协同效应可使聚合物的冲击强度、模量、断裂伸长、硬度和耐热性等同时比每一组分的高而引起广泛重视。

聚氨酯(PU)改性环氧树脂互穿聚合物网络体系能同时具有耐高低温、高强度、高韧性等特点，具有广阔的应用前景。

因此，开展环氧树脂的聚氨酯(PU)改性研究工作，能够为PU改性环氧树脂互穿聚合物网络体系的设计获得理论依据具有很重要的意义。

固化工艺会对环氧树脂固化物的性能产生重要影响。

PU改性环氧树脂固化反应的研究对材料性能的提高与固化工艺的设计十分关键，而相关的PU改性环氧树脂固化反应研究的文献报道甚少。

为此，本研究选用聚乙二元醇(PEG)和甲苯二异氰酸酯(TDI)作为原料，合成端异氰酸酯基聚氨酯预聚体；采用该预聚体、固化剂（N，N-二甲基苄胺）对环氧树脂体系进行改性，并通过时差扫描量热法（DSC）分析，探讨聚氨酯改性环氧树脂体系的固化反应。

1.1 环氧树脂的定义及发展简史1.1.1 定义环氧树脂（Epoxy Resin）是泛指含有两个或两个以上环氧基，以脂肪族、脂环族或芳香族等有机化合物为骨架并能通过环氧基团反应形成有用的热固性产物的高分子低聚物（Oligomer）。

但聚合度为零时，称之为环氧化合物，简称环氧化物（Epoxide）。

这些低相对分子量树脂虽不完全满足严格的定义但因为具有环氧树脂的基本属性在称呼时也不加区别的统称为环氧树脂。

环氧树脂是一种从液态到黏稠态、固态多种形态的物质。

它几乎没有单独的使用价值，只有和固化剂反应生成三维网状结构的不溶不熔聚合物才有使用价值，因此环氧树脂属于热固性树脂，属于网络聚合物范畴。

基金项目：油气管道外防腐修复用胶黏剂改性研究（68-2011-JS-00005）1作者简介：马云云，1990.02.14，本科生，女，山东省蓬莱，邮箱：fightingma@2指导老师：燕友果，1980.03.24，副教授，研究生/博士，山东东营，纳米材料可控制备及性能调控，邮箱：yyg@聚氨酯增韧改性环氧树脂胶黏剂研究马云云，曹旭辉，王晓，燕友果*(中国石油大学（华东）理学院，青岛经济技术开发区长江西路66号，255666)摘要：输油管道外防护层腐蚀破坏现象严重，高强度复合材料修复技术具有较好的防腐效果，胶黏剂对其防护性能具有至关重要的决定作用。

研究表明聚氨酯增韧环氧树脂胶黏剂能够提高其韧性。

在百分数为100的环氧树脂中加入百分数为20的聚氨酯增韧剂，其力学性能得到优化，抗剪切强度达到2.0 N/mm 2，剥离强度达到60 N/cm 。

关键词：环氧树脂；胶黏剂；聚氨酯；增韧 中图法分类号：TQ323 文献标志码：AResearch on polyurethane tougheningmodified epoxy resin adhesiveMA Yun-yun,CAO Xu-hui,WAN GXiao,YAN You-guo(College of sciene , China University Of Petroleum , Qingdao economic and technology development zone in the Yangtze river west road, number 66, 255666,China)Abstract : The corrosion of outer protective layer of the oil pipeline is severe, so high strength composite materials repairing technology is needed to solve this problem for its good anticorrosive effect. In this technology, adhesive is a crucial element for protecting the outer layer of the oil pipeline. Research has shown that polyurethane toughening epoxy resin adhesive can improve the toughness. Adding 20 pbw(parts by weight) of polyurethane toughener into epoxy resin of 100 pbw can optimize the mechanical property, making the shear bond strength reach 2.0 N/mm2 and peel strength 60 N/cm.Keywords : epoxy resin ；Adhesive ；polyurethane ；toughening0. 引言高强度复合材料修复技术是未来输油输气管道外防腐层修复技术发展的趋势，它是以高性能树脂基体粘结增强材料形成防护结构的技术，因而具有较高的抗压、抗拉强度和粘结力[1-2]。

环氧树脂改性的聚氨基双马来酰亚胺粘结干膜的研究Abstract 摘要Epoxy resins have been extensively used in coatings, adhesives and other fields due to their excellent mechanical and chemical properties. However, the poor flexibility and low impact resistance of pure epoxy resins limit their applications in some fields. To address these issues, polyamidoamine (PAA) was used to modify the epoxy resin system. In this study, the effect of PAA modification on the adhesion and mechanical properties of the cured epoxy film was investigated. The results showed that the PAA modified epoxy resin had significantly improved mechanical properties and adhesion performance.介绍 Introduction环氧树脂具有优异的机械和化学性能，被广泛应用于涂料、粘合剂等领域。

然而，未经改性的纯环氧树脂的柔韧性和耐冲击性较差，限制了其在某些领域的应用。

为了解决这些问题，聚氨基双马来酰亚胺（PAA）被用于改性环氧树脂体系。

本研究旨在探讨PAA改性对固化环氧树脂膜的附着和机械性能的影响。

方法 Method采用间苯二酚（DDM）为固化剂，聚醚型环氧树脂为基础体系，加入不同比例的PAA进行改性，制备了固化的环氧树脂膜。

“环氧树脂改性水性聚氨酯”资料汇总目录一、木质素基环氧树脂改性水性聚氨酯的制备及其性能研究二、环氧树脂改性水性聚氨酯胶粘剂的合成研究三、环氧树脂改性水性聚氨酯的合成研究四、丙烯酸树脂—环氧树脂改性水性聚氨酯的研制五、环氧树脂改性水性聚氨酯乳液的制备与研究木质素基环氧树脂改性水性聚氨酯的制备及其性能研究随着环保意识的日益增强，水性聚氨酯作为一种环境友好型的高分子材料，在许多领域得到了广泛的应用。

然而，水性聚氨酯的耐水性、耐化学腐蚀性等性能仍有待提高。

为了改善这些性能，研究者们开始探索如何将木质素基环氧树脂应用于水性聚氨酯的改性中。

木质素基环氧树脂的制备主要分为两个步骤：首先是木质素的预处理，包括去除杂质和降低极性；其次是环氧化的过程，通过氧化剂将木质素转化为环氧树脂。

制备得到的水性聚氨酯，其制备方法主要包括聚合物合成和乳化两个步骤。

将木质素基环氧树脂与水性聚氨酯进行混合，再通过乳化剂的作用形成稳定的水性分散体。

改性后的水性聚氨酯在物理性能、耐水性、耐化学腐蚀性等方面均有所改善。

这主要归功于木质素基环氧树脂的优良性能，如良好的耐热性、耐化学腐蚀性和绝缘性等。

木质素基环氧树脂的引入还提高了水性聚氨酯的粘附力，使其在复合材料、涂料等领域有更广泛的应用前景。

通过对木质素基环氧树脂改性水性聚氨酯的制备及其性能研究，我们发现这种改性材料具有良好的环保性能和优异的物理性能，有望成为未来水性聚氨酯的重要发展方向。

然而，如何实现木质素基环氧树脂与水性聚氨酯的均匀混合，以及如何在保持材料性能的同时降低生产成本，仍是需要进一步研究的问题。

环氧树脂改性水性聚氨酯胶粘剂的合成研究随着环保意识的日益增强，水性聚氨酯胶粘剂因其无毒、无污染的特性，在许多领域得到了广泛应用。

然而，纯水性聚氨酯胶粘剂往往存在粘附力低、耐水性差等缺点，限制了其应用范围。

为了改善这些性能，环氧树脂改性水性聚氨酯胶粘剂成为了研究的热点。

本文旨在探讨环氧树脂改性水性聚氨酯胶粘剂的合成方法及其性能。

生活水平的提升使得人们的环保意识也越来越高，为了降低对环境的污染，水性涂料在施工中应用的越来越广泛。

借助水性材料，能够对有机溶剂有效代替，能够对施工工作的安全性有效增强，同时也能够减少问题，如对传统溶剂型聚氨酯涂料优良性能保证的基础上，对有机溶剂的毒性和可燃性有效避免。

一、水性聚氨酯水性聚氨酯应用范围十分广泛，具体的应用方面如皮革涂饰剂、涂料等，其能够很好对有机溶剂有效代替，能够作为分散介质。

现阶段水性聚氨酯主要的制备方法是应用自由乳化法，应用该种制备方法会导致耐溶剂型以及耐水性较差的涂膜，从而导致其应用受到一定限制。

近些年，水性聚氨酯改性研究内容越来越越广泛。

在实际水性聚氨酯改性研究的过程中，应用丙烯酯改性水性聚氨酯是比较常用的改性方法。

但另一方面，该方法形成的产品质量存在不稳定性，且形成的涂膜外观也不美观。

借助环氧树脂改性水性聚氨酯，能够应用环氧树脂中较高的强度、较好的热稳定性以及较好耐化学性等特点，且合成也相对较为简单，合成的水性聚氨酯有较好的拉伸强度、较强的耐热性以及耐水性。

上述两种方面对比情况如表1：表1　丙烯酯改性以及环氧树脂改性特点在应用环氧树脂改性聚氨酯过程中，又会具体分为不同的方法，如聚醚多元醇软段方法，但该方法条件下合成的水性聚氨酯耐水性相对较差。

因此可以采用另一种方法，即将环氧树脂看作为大分子扩链剂，借助相应的化学反应，保证合成的水性聚氨酯有更高的性能。

同时在上述化学反应过程中，借助其中的丙烯酸羟丙酯单体以及单羟基，能够很好的起到双键封端的效果，对乳液的稳定性有效提升。

二、环氧树脂改性聚氨酯合成实验该实验主要的材料包括如表2：表2　环氧树脂改性聚氨酯合成实验主要材料在对水性聚氨预聚体制备的过程中，需要在四口烧瓶中放置搅拌器、温度计、搅拌器以及回流冷凝管，在此基础上，将脱水后的聚醚和甲苯二异氰酸酯放到四口烧瓶中，随后提高四口烧瓶的温度至75-80度，随后即是进行相应的反应，持续时间为两个小时。

2022年第1期（总第151期）塑料助剂43体育器材用改性聚氨酯-环氧树脂复合材料制备及性能王永鹏(咸阳师范学院，咸阳712000)摘要：为解决环氧树脂机械性能不足的问题，在不减弱其形状记忆能力的基础上强化力学性能，利用聚氨酯对环氧树脂实施改性处理，利用聚乙二醇、异佛尔酮二异氟酸酯、环氧树脂等原材料制备聚氨酯-环氧树脂复合材料，测试该材料的力学性能和形状记忆能力。

经实验研究发现，聚氨酯-环氧树脂复合材料的韧性相比于单纯环氧树脂得到了显著提升，且形状记忆能力几乎未受影响，整体机械性能得到明显改善。

关键词：环氧树脂；聚氨酯；复合材料；力学性能doi:10.3969/j.issn.l671-6294.2022.01.0009Preparation and Properties of Modified Polyurethane-Epoxy Resin Compositesfor Sports EquipmentWang Yongpeng(Xianyang Normal University,Xianyang712000,China)Abstract：In order to solve the problem of insufficient mechanical properties of epoxy resin,we enhanced the mechanical properties of epoxy resin on the basis of not weakening its shape memory ability,used polyurethane to modify the epoxy resin,prepared the polyurethane epoxy resin composite by using polyethylene glycol,isophorone diisocyanate,epoxy resin and other raw materials,and tested the mechanical properties and shape memory ability of the material.The experimental results show that the toughness of polyurethane epoxy composite is significantly improved compared with pure epoxy resin,the shape memory ability is almost unaffected,and the overall mechanical properties are significantly improved.Keywords:epoxy resin;polyurethane;compound material;mechanical property环氧树脂是一种较为常见的体育用品基础材料，该材料具有较为理想的耐化学度、黏结强度以及形状记忆能力，但也存在机械韧性不足的问题，常规的环氧树脂改性措施在提升材料韧性的同时还会对其形状记忆性能产生负面影响。