端环氧聚氨酯的制备及其性能研究开题报告

1. 研究目的与意义

研究目的：

环氧树脂是一种热固性树脂，因具有优异的粘接性、化学稳定性、电绝缘性等特性，而广泛应用于机械、电子、航天航空、涂料、胶粘剂等领域。纯环氧树脂因具有较高的交联结构，而存在质脆，耐疲劳性、耐热性、抗冲击韧性差等缺点，很大程度上限制它的实际应用。而通常的环氧树脂基体因分子结构中含有大量的由于反应而生成的羟基等极性基团，吸湿率高，使复合材料在湿热的环境在的力学性能显著下降。环氧树脂基体的耐湿热和抗冲击性能不足，也使之在承力结构件中的应用受到了很大的限制。所以对环氧树脂的改性工作显得十分有意义，而聚氨酯改性环氧树脂可以很好的改善环氧树脂的脆性，提高其柔韧性。

研究意义：

2. 国内外研究现状分析

王恩清[1]利用端环氧基聚氨酯树脂和端氨基聚氨酯树脂制备无溶剂环氧聚氨酯涂料，不含挥发性有机溶剂，不含游离异氰酸酯，可大大降低聚氨酯涂料的毒性；依靠环氧基和氨基固化成膜，可以克服因异氰酸根与空气中水分反应生成co2而起泡的弊端，从而提高了施工性和储存稳定性。

于良民和刘璐[2]合成了具有反应活性的端环氧基聚氨酯，对其进行了初步的结构定性分析，并且研究了用端环氧及聚氨酯对环氧胶黏剂的改性，考察了端环氧基聚氨酯与环氧树脂的配比、填充料与树脂的配比、固化用量，固化温度等因素对胶黏剂强度的影响。该胶对黄铜粘接的剪切强度达30mpa。

张晓红[3]等以低分子聚酯多元醇与二异氰酸酯合成新型聚氨酯固化剂，分别研究了甲苯二异氰酸酯（tdi）、二苯基二异氰酸酯（mdi）与低分子聚酯多元醇的反应动力学。结果表明，tdi封端低分子聚酯多元醇的反应为二级反应，反应活化能为51.7kj/mol；mdi封端低分子聚酯多元醇的反应温度低于70℃时也为二级反应，反应活化能为27.6kj/mol。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：

本课题拟通过利用低分子量的环氧化合物与聚氨酯的加成反应合成端环氧聚氨酯。使端环氧聚氨酯分子链中含有苯环的刚性基团、酯基的柔性基团以及环氧基团，解决纯环氧树脂的低温脆以及较低的断裂伸长率。同时也可以将端环氧聚氨酯与环氧树脂复配，得到改性环氧树脂，使环氧树脂在高冲击及抗断裂等场合得到应用。

实验过程：

4. 研究创新点

（1）本课题在前人多用缩水甘油醚、缩水甘油酯等与聚氨酯预聚物反应改性环氧树脂研究的基础上将采用另一种方法，即直接用缩水甘油来封端异氰酸酯得到端环氧基聚氨酯。该聚氨酯储存稳定，用其改性环氧树脂，因端环氧基聚氨酯的端基为环氧基，能与环氧树脂同步固化，形成链段分布为无规分布的环氧树脂改性结构，希望能有效地提高环氧树脂的冲击强度和低温下的粘合性能，并且拟合成具有同样性能的改性环氧胶黏剂。

（2）在合成聚酯多元醇的过程中，将采用二元脂肪酸DA。该二聚酸为生物质原材料，与其他二元酸相比，价格便宜，来源广泛，并且已经工业化生产。