不饱和聚酯聚氨酯树脂体系研究ppt【精品-ppt】.pptVIP

不饱和聚酯-聚氨酯树脂体系研究 王 钧 （教授） 武汉理工大学 2009-12-8 主要内容 一、研究目的 二、端羟基UPR的合成 三、PU-UP共固化 四、异氰酸酯结构对UP-PU体系性能的影响 五、 UP-PU体系复合材料的力学性能 国内风电发展状况：颁布《可再生能源法》、制定与实施《风力发电中长期发展规划》，未来十几年里风能发电在我国有相当大的发展空间。 叶片及其发展趋势：是风力发电机组的关键部件之一，目前大型风力发电机的叶片基本上由复合材料制成，并朝着大型化、低成本、高性能、轻量化和多翼型的方向发展。 叶片的成型工艺：主要采用真空辅助树脂灌注成型（VARI,Vacuum Assisted Resin Infusion）工艺制造，该工艺的特点：高性能、低成本。 其原理图示如下： 一、研究目的 叶 片 专 用 树 脂 低粘度、高浸润性、固化方便 高强度、高韧性、高粘接性 良好的工艺性能 优异的物理机械性能 VARI工艺对树脂基体有很高要求： 目前主要使用综合性能好的专用环氧树脂（EP）体系。 与专用环氧树脂，不饱和聚酯树脂（UPR）价格较低。 普通UPR固化产物存在的问题： 强度、模量相对较低、断裂延伸率较小、与玻璃纤维粘结性能较差。 国内外科研工作者针存在的问题，对UPR进行了大量的改性研究： 1）改变主链结构增韧UPR（如在主链中引入柔性链段） 2）刚性粒子增韧UPR （如无机纳米粒子） 3）弹性体增韧UPR （如丁腈橡胶或聚氨酯橡胶） 4）互穿网络增韧增强UPR 聚氨酯(PU) ：高抗冲击强度、优异的粘接性能。利用UP与PU形成IPN是UPR增韧增强的新途径，目前主要采用聚氨酯预聚体增韧改性普通UPR。 研究目的 在对UPR进行增韧增强改性的同时，兼顾其良好的工艺性能（低粘度、高浸润性），解决UPR低粘度、高性能的树脂制备技术。 研究思路 通过UPR的分子结构设计与配方优化，合成端羟基低分子量UP来降低树脂的粘度，赋予树脂良好的工艺性。 在此基础上选择液态异氰酸酯树脂作为改性剂，对低粘度端羟基UPR进行原位聚合聚氨酯改性，形成部分交联的网络结构，获得优异的力学性能，从而实现UPR低粘度与高性能的统一。 第二阶段反应： 1）合成原理 第一阶段反应： 二、端羟基UPR的合成 对低粘度端羟基UPR的合成配方进行了初步设计，如下表所示: 配方 顺酐 苯酐 1,2-丙 二醇 一缩二乙 二醇 苯乙烯 醇过量 A-1 2 1 2.16 1.44 35%* 20%* A-2 2 1 2.25 1.50 35%* 25%* A-3 2 1 2.34 1.56 35%* 30%* A-4 2 1 2.40 1.60 35%* 33%* A-5 2 1 2.52 1.68 35%* 40%* 2）配方设计 顺丁烯二酸酐 邻苯二甲酸酐 二元醇 端羧基UP 封端二元醇 端羟基UP 交联单体 端羟基UPR 熔融缩聚 （190~210℃） 缩聚 （190~210℃） 稀释 3）端羟基UPR红外光谱分析 3522cm-1处有一宽峰，对应羟基的伸缩振动峰，且在1050cm-1还有一较强吸收峰，此为伯醇中C-O伸缩振动吸收峰，表明分子结构中含有伯羟基； 1724cm-1和1293cm-1处的强吸收峰，分别对应酯基中 C=O基的特征吸收峰和C-O-C的非对称伸缩振动吸收峰，表明分子结构中存在酯基； 1600cm-1、1646cm-1处有较弱的吸收峰，为C=C双键的特征峰。 随二元醇过量分数的提高，UPR的粘度迅速下降。当过量分数控制在25~40%，可制得一系列低粘度UPR，其粘度为196~65 mPa·s。 随二元醇过量分数的增加，树脂浇铸体的弯曲强度下降，弯曲模量下降更快。 4）二元醇的摩尔过量分数对UPR粘度和性能的影响 随交联单体苯乙烯用量的增加，UPR的粘度迅速下降。 随苯乙烯用量的增加，树脂浇铸体的弯曲强度呈现先增大后变小的变化趋势。当苯乙烯含量为30%~35%时，弯曲强度较高。 5）交联单体的用量对UPR粘度和性能的影响 6）端羟基UPR的基本性能 项目 性能 酸值（mgKOH/g） 1~3 羟值（mgKOH/g） 120~140 苯乙烯含量（wt%） 30~35 粘度（mPa·s） 110~140 水分含量（wt%） 0.08~0.1 在原位聚合聚氨酯改性U