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非异氰酸酯聚氨酯-环氧树脂涂膜的研究

 

图1A中1794·15cm-1为环碳酸酯基中的CO键的伸缩振动峰，在图1B中消失表明环碳酸酯基反应完全；图1B中新出现的3323·10、1703·06、1254·87cm-1分别为N—H、NCO及C—O键的伸缩振动峰，表明聚氨酯的生成。

2·3涂膜的性能

非异氰酸酯聚氨酯预聚体与环氧树脂E-20混合，用喷涂方法制得厚度50~60μm的涂膜，固化反应干后进行性能测试，结果见表1。
 

非异氰酸酯聚氨酯-环氧树脂涂膜的研究
 

结果表明，此涂膜具有良好的硬度、柔韧性、耐冲击性、附着力、耐水性、耐汽油性和耐盐雾性。此外，由于非异氰酸酯聚氨酯预聚体中含有柔性链甲氧基聚醚和二乙烯三胺，作为环氧树脂E-20的固化剂使涂膜具有很好的柔韧性和耐冲击性能，而且甲氧基聚醚与环氧树脂的相容性好，使得此涂料在相对湿度为70%的情况下施工，涂膜也不发白。

2·4NIPU对涂膜性能的影响

环碳酸酯与二乙烯三胺发生亲核加成反应制得非异氰酸酯聚氨酯预聚体(NIPU)，对于在不同温度下反应得到的NIPU1(80℃)和NIPU2(100℃)两个样品，测定其特性黏度，分别为928mL/g和1827mL/g。说明提高预聚反应温度，可提高预聚体的特性黏度亦即增大预聚体的平均相对分子质量。不同样品与环氧树脂E-20固化成膜，测定膜的铅笔硬度发现，NIPU1形成的涂膜为6H，NIPU2形成的涂膜为3H，即预聚体的平均相对分子质量对涂膜的硬度影响较大，可根据需要通过控制预聚体的相对分子质量调整涂膜硬度。

2·5涂膜断面的扫描电镜分析图2分别为NIPU1和NIPU2与环氧树脂E-20混合固化形成涂膜断面的SEM照片。

 

非异氰酸酯聚氨酯-环氧树脂涂膜的研究
 

由图2可以看出，NIPU1形成的涂膜材料断面分布均匀，而NIPU2形成的涂膜材料断面相分离较为明显。结合上述NIPU对涂膜性能的影响分析可知，预聚体相对分子质量相对较低时，形成的涂膜材料相分布较为均匀、硬度也较高。这可能是因为预聚体相对分子质量较低，在与环氧树脂作用时反应活性中心较多，故形成互穿聚合物网络时交联密度较大，因而形成的涂膜较均匀且硬度较高[7]。

3结论

以环氧丙烷、甲醇、环氧氯丙烷及二氧化碳反应制成的甲氧基聚丙二醇环碳酸酯，与二乙烯三胺反应生成了非异氰酸酯聚氨酯预聚体(NIPU)，FTIR表明反应完全。以非异氰酸酯聚氨酯预聚体与环氧树脂作用形成了互穿聚合物网络的杂化非异氰酸酯聚氨酯-环氧树脂涂膜，此涂膜硬度(铅笔)≥H；耐冲击性为4·9J；对水、汽油、盐雾分别在96、48、500h不起泡、不变色、不脱落，对金属底材有优异的附着力。对涂膜断面扫描电镜分析表明，本实验可以得到分散均匀的涂膜材料。