ポリウレタン変性エポキシ樹脂の研究に新知見(jiàn)

エポキシ樹脂は機(jī)械強(qiáng)度が高く、接著力が強(qiáng)く、収縮率が低く、安定性がよく、加工性能が優(yōu)れているなどの多くの利點(diǎn)を有し、塗料、接著剤、電気製品、土木建築、夏合材料などの分野で広く使用されている。しかし、その性は脆く、強(qiáng)靭ではなく、耐衝撃性が悪いため、その市場(chǎng)のさらなる拡大に影響を與える難題となり、比のために改質(zhì)しなければならない。現(xiàn)在、エポキシ樹脂に対して採(cǎi)用されている主な改質(zhì)方法の一つは、ポリウレタン改質(zhì)エポキシ樹脂であり、先日、國(guó)內(nèi)の科學(xué)研究者は一連の方案を設(shè)計(jì)し、赤外スペクトルを用いてポリマーに対して構(gòu)造特性評(píng)価を行い、ポリウレタンプレポリマーがエポキシ樹脂に対して改質(zhì)する過(guò)程で発生する可能性のある反応種類と反応メカニズムを研究し、ポリウレタン変性エポキシ樹脂の応用研究に重要な指導(dǎo)的意義がある。ポリウレタン変性エポキシ樹脂は、適切な條件下で2つの相互貫通ネットワーク構(gòu)造を形成させ、エポキシ樹脂の靭性を高めるとともに、その強(qiáng)度、耐熱性を低下させない目的を達(dá)成する。
しかし、ポリウレタン変性エポキシ樹脂の場(chǎng)合、原料の多様性により、かつ各種原料に含まれる官能基がある程度反応し、相互に影響を與えることができ、ポリウレタン変性エポキシ樹脂系の硬化機(jī)構(gòu)が複雑化する。通常の文獻(xiàn)では、さまざまな原料の官能基に基づいて體系內(nèi)に存在する可能性のある反応を漠然と指摘しているだけで、あるいは原料と最終生成物の構(gòu)造分析を開(kāi)始しているだけで、反応過(guò)程についてさらに研究していない。赤外スペクトルを用いたポリマーの構(gòu)造特性化の研究は、この點(diǎn)で新しい道を歩んできた。研究に用いた実験原料としては、トルエンジイソシアネート（TDl）、ポリエーテル210、1、4?ブタンジオール、ジブチルスズジラウレート、l、2?エポキシシクロヘキサン?4、5?ジグリシジルジカルボン酸（TDE?85）、メチルテトラヒドロフタル、酸無(wú)水物（MeTHPA）、2、4、6?トリ（ジメチルアミノメチル）フェノール（DMP?30）などが挙げられる。末端イソシアネート系PUプレポリマー、IPN生成物はすべて実験的に調(diào)製した。
性能検査はAVATAR 360型赤外線分析器（米國(guó)ニコレット社）を用いて、原料TDE-85、ポリエーテルグリコールGM 210及びPUプレポリマー、サンプルに対して赤外スペクトル分析を行い、固體サンプルは臭化カリウム打錠法を用いて検査を行い、液體サンプルは直接試験又は四塩化炭素希釈を経て検査する。結(jié)果：まず促進(jìn)剤DMP-30は酸無(wú)水物を攻撃してカルボン酸塩陰イオンを生成し、次にカルボン酸塩アニオンとエポキシ基との反応により酸素アニオンを生成する、最後に酸素アニオンと他の酸無(wú)水物を反応させてカルボン酸塩アニオンを生成する、このカルボン酸塩アニオンは更にエポキシ基と開(kāi)環(huán)重合反応を起こし、こうして一歩一歩交互に硬化反応を行う。この課題はポリウレタン変性エポキシ樹脂システムを製造し、赤外スペクトル分析を通じて、イソシアネート末端基のポリウレタンプレポリマー、鎖延長(zhǎng)剤、エポキシ樹脂及び硬化剤間の相互反応の法則を研究した。結(jié)果：ポリウレタン、エポキシ樹脂2者の間にIPN構(gòu)造を形成する過(guò)程で、エポキシ樹脂とその硬化剤の間に硬化反応が発生し、鎖延長(zhǎng)剤1，4?ブタンジオールはPUプレポリマーを鎖延長(zhǎng)する、同時(shí)にTDE?85とPUプレポリマーとの間には2相間の化學(xué)反応も発生した。
これにより、2種類のポリマー間の相溶性と安定性を効果的に高めることができ、エポキシ樹脂の性能を向上させ、改質(zhì)の目的を達(dá)成することができる。ポリウレタン変性エポキシ樹脂の硬化過(guò)程において、TDE-85と鎖延長(zhǎng)剤1、4-ブタンジオールは反応しなかった。赤外線スペクトルに多いヒドロキシル基振動(dòng)ピークは、系に鎖延長(zhǎng)剤1、4-ブタンジオールが依然として存在し、それによってヒドロキシル基吸収ピークを?qū)毪筏郡郡?、ポリウレタン系のポリエーテルとTDI反応は、?NCC末端基のプレポリマーを生成し、その後鎖延長(zhǎng)剤ジオールと反応し、ポリウレタンネットワーク系を形成する、エポキシ系中のTDE-85中のエポキシ基と酸無(wú)水物が硬化反応を起こし、エポキシ樹脂ネットワーク系を形成する、エポキシ系におけるTDE-85とPUプレポリマーとの間には2相間の化學(xué)反応も発生し、2種類のポリマーの相溶性と安定性を効果的に向上させ、その強(qiáng)度を低下させない上でエポキシ樹脂の靭性と耐熱性を向上させる目的を達(dá)成することができる。