雙酚S環氧樹脂/聚氨酯“互穿網絡” 研究進展
河北大學化學與環境科學學院最近研究了雙酚S環氧樹脂/聚氨酯互穿網絡的熱性能。專家表示，實驗表明：完全劇化后的雙酚S環氧樹脂的玻璃化溫度比雙酚A環氧樹脂在相同條件下高40～50℃；通過動態力學譜儀(TBA)研究的BPSER與PU配比和玻璃化溫度之間的關系，則表明隨著BPSER用量的增加體系的玻璃化溫度升高；兩組分均勻混合達到最佳值時，形成了反應型互穿聚合物網絡；而熱重分析儀(TGA)研究的完全固化后的互穿聚合物網絡的熱分解行為，表明BPSER的加入可提高PU的初始熱分解溫度。環氧樹脂是重要的熱同性高分子材料，它以其優良的粘結性能、力學性能及電性能，被用作涂料、膠黏劑和材料基體，在國民經濟各領域中廣泛使用。雙酚S環氧樹脂(BPSER)中由于引入-SO2-極性基團，所以較傳統的雙酚A環氧樹脂(BPAER)有更好的撓曲、壓縮強度和粘結性能，其玻璃層壓板有較好的熱穩定性、韌性和化學穩定性，有很好的應用前景。
但其質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，但與金屬粘結不夠理想?；ゴ┚酆衔锞W絡(IPNs)是多組分聚合物，這種聚合物共混改性技術為制備特殊性能的復合材料開拓了有效途徑，用環氧樹脂與聚氨酯組成的互穿聚合物網絡，則可望綜合環氧樹脂和聚氨酯的各種優異性能。近年來隨著高分子材料應用的迅速擴大，對BPSER有越來越多的研究，但對BPSER/PU互穿聚合物網絡的組成與相行為相關性的研究上作尚未見報道，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，通過傅立葉變換紅外光譜分析(FTIR)、熱重分析(TGA)及動態力學譜儀(TBA)的測試，探討了相間的接技反應、熱力學性能及其與組分的關系。實驗結果表明：雙酚S環氧樹脂/聚氨酯互穿聚合物網絡的固化過程中，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中環氧基的特征峰強度逐漸減弱；而前期2者反應較快、峰強變化較明顯，隨著固化時問的延長二者反應的速度漸慢。
BPSER/PU/DDM體系中涉及3種交聯反應，即PU的交聯反應、BPSEH的開環交聯反應，以及PU中-NCO與BPSER中仲羥基的交聯反應；固化初期反應較快且隨著同化時間的延長交聯密度增大、體系黏度顯著增加，2者反應速度降低。BPSER/PU互穿聚合物網絡的Tg都明顯高于同組分的BPAER/PU互穿聚合物網絡：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。中國環氧樹脂行業協會專家表示，從實驗中可以發現：m(BPSER)/m(PU)=25/75時，玻璃化溫度較PU可提高25.1℃，兩組分分布均勻，網絡問可=穿程度較高，此配比是兩網絡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，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定性。
但其質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，但與金屬粘結不夠理想?；ゴ┚酆衔锞W絡(IPNs)是多組分聚合物，這種聚合物共混改性技術為制備特殊性能的復合材料開拓了有效途徑，用環氧樹脂與聚氨酯組成的互穿聚合物網絡，則可望綜合環氧樹脂和聚氨酯的各種優異性能。近年來隨著高分子材料應用的迅速擴大，對BPSER有越來越多的研究，但對BPSER/PU互穿聚合物網絡的組成與相行為相關性的研究上作尚未見報道，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，通過傅立葉變換紅外光譜分析(FTIR)、熱重分析(TGA)及動態力學譜儀(TBA)的測試，探討了相間的接技反應、熱力學性能及其與組分的關系。實驗結果表明：雙酚S環氧樹脂/聚氨酯互穿聚合物網絡的固化過程中，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中環氧基的特征峰強度逐漸減弱；而前期2者反應較快、峰強變化較明顯，隨著固化時問的延長二者反應的速度漸慢。
BPSER/PU/DDM體系中涉及3種交聯反應，即PU的交聯反應、BPSEH的開環交聯反應，以及PU中-NCO與BPSER中仲羥基的交聯反應；固化初期反應較快且隨著同化時間的延長交聯密度增大、體系黏度顯著增加，2者反應速度降低。BPSER/PU互穿聚合物網絡的Tg都明顯高于同組分的BPAER/PU互穿聚合物網絡：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。中國環氧樹脂行業協會專家表示，從實驗中可以發現：m(BPSER)/m(PU)=25/75時，玻璃化溫度較PU可提高25.1℃，兩組分分布均勻，網絡問可=穿程度較高，此配比是兩網絡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，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定性。
