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【博士】环氧树脂和聚氨酯自组织材料研究 授予学位：博士 学位授予单位：武汉理工大学 学位年度：2010 在共混聚合物体系中，可以利用由相分离引起的自组织效应来控制体系形态结构。共混型自组织高分子梯度材料是目前最引人注目的材料之一。由于共混聚合物中某组分被接枝上特定功能的官能团，因此该组分能够自发地向材料表面迁移富集而自组织形成梯度结构，可得到各种特殊功能的材料表面。含硅环氧树脂或含硅聚氨酯因为含有硅氧烷嵌段，比相应的不含硅环氧树脂或聚氨酯的表面张力低。在表面自由能最小化的热力学因素驱动下，在溶液体系成膜过程中含硅组分会优先向空气界面迁移富集，而不含硅组分则相反。溶剂的性质，如挥发性和溶解性等，可在聚合物溶液成膜过程中对聚合物组分的自组织行为产生重大影响。另外静态退火也是影响热塑性共混聚合物自组织行为的一个重要因素。通过控制成膜过程中的各种影响因素可以得到特定形态的自组织材料，使膜的一侧表面具有有机硅本身的耐高低温、耐老化和抗污自洁等优点，而另一侧表面具有环氧树脂或聚氨酯的优良粘接性。可见自组织迁移有可能将各组分聚合物的优良性能结合起来，实现同一材料实体功能的多样化。
本工作的主要创新包括以下几点：1)首次用双端仲胺基聚二甲基硅氧烷与环氧树脂进行部分开环反应，合成了双端为环氧基，中间为聚硅氧烷的三嵌段新型功能性共聚物(SE)，并全面研究了SE的性能。2)研究了SE在混合环氧树脂体系的溶剂自然挥发和固化成膜过程中的自组织迁移行为，揭示了SE分子量、用量和溶剂的性质等等对自组织材料性能与结构的影响，目前相关的文献报道尚不多见。3)用双端仲胺基聚二甲基硅氧烷成功地合成了含硅聚氨酯(SPU)，并首次研究了它在共混聚氨酯溶液体系成膜过程中的自组织行为，考察了SPU用量、溶剂性质和退火工艺等对自组织材料结构与性能的影响。
本论文主要研究内容和结论概括为以下几方面。首先合成了环氧树脂的两种含硅改性剂：双端仲胺基聚二甲基硅氧烷(DSAPDMS)和含硅环氧树脂(SE)。这两种改性剂都含有低表面张力的PDMS，与环氧树脂混合时理论上应该可以自组织迁移并形成特定结构材料。第一步，在甲苯溶剂中以N．乙基．2．甲基烯丙基胺、四甲基二氢二硅氧烷为反应物，氯铂酸的异丙醇溶液为催化剂，进行硅氢加成反应合成了双端仲胺基四甲基硅氧烷(DEAMP．TMS)。第二步以DEAMP．TMS和八甲基环四硅氧烷为反应物，以碱性硅醇盐为暂时性催化剂，在本体中进行碱催化平衡反应制备了各种分子量的DSAPDMS。第三步利用DSAPDMS与环氧树脂之间的部分开环反应合成了SE。用FTIR、1H—NMR和”C．NMR波谱技术和端基滴定分析法对两种改性剂的结构、分子量进行了表征和测定，结果与预期相符。