聚氨酯-环氧树脂改性沥青超薄磨耗层制备与性能研究

为了提升沥青混凝土超薄磨耗层的服役性能,研究向环氧树脂分子结构中接枝聚氨酯柔性链段制得聚氨酯改性环氧树脂(PU-EP),以PU-EP、固化剂、相容剂、基质沥青为原材料制备高性能双组份PU-EP改性沥青。通过试验对比分析了分别以PU-EP改性沥青、环氧沥青和SBS改性沥青为胶结料的SMA-10超薄磨耗层路用性能(3种磨耗层依次记为UFC_(PU-EP)、UFC_(EP)与UFC_(SBS))。试验结果表明,UFCPU-EP具有最佳的高温稳定性、水稳定性与黏结性,抗疲劳性及低温抗裂性略低于UFC_(SBS),但远大于UFC_(EP)。综上,研究制得的PU-EP改性沥青超薄磨耗层具备优良的路用性能。

聚氨酯对环氧树脂改性沥青及混合料性能影响研究

为研究不同用量(20%、30%、40%)聚氨酯(PU)对于环氧树脂(EP)改性沥青及其混合料性能的影响,通过拉伸试验、动态剪切流变和低温弯曲流变试验分析了PU/EP复合改性沥青性能,并利用车辙试验、低温弯曲试验和浸水马歇尔、冻融劈裂试验探讨了复合改性沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性和水稳定性,并以不掺PU的环氧沥青和4%SBS改性沥青混合料为对照组。试验结果表明,加入PU将会降低改性沥青的抗拉强度、车辙因子,但同时提高了沥青的柔韧性和低温性能;加入一定量的PU虽然降低了沥青混合料的高温抗车辙变形能力,但依然远大于4%SBS改性沥青混合料,此外PU加入后明显改善了沥青混合料的低温抗裂性和抗水损害性能。综合各方面性能,建议PU用量为30%~40%。

环氧树脂/聚氨酯复合改性沥青及其混合料性能研究

针对环氧沥青柔韧性差、低温下沥青路面易产生裂缝的缺陷,本研究选用环氧树脂(EP)、聚氨酯(PU)和90号基质沥青制备EP/PU复合改性沥青,并以此为结合料制备了AC-13沥青混合料。利用傅里叶红外光谱仪(FTIR)和原子力显微镜(AFM)对EP/PU复合改性沥青反应机理和微观结构等进行了分析;通过车辙试验、小梁弯曲试验、浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验分别研究了EP/PU复合改性沥青混合料高温稳定性、低温抗裂性以及水稳定性,并与环氧沥青混合料和PU改性沥青混合料进行性能对比。结果表明,复合改性过程中环氧基、酸酐羰基C=O、-NCO以及-OH可以进行化学反应,生成醚键C-O-C和酯基C=O;与基质沥青相比,复合改性沥青中“蜂形”结构不明显,连续相与分散相边界模糊,表面粗糙度增加,与集料接触面积增加。EP/PU复合改性沥青混合料拥有良好的综合路用性能。EP/PU复合改性沥青混合料高温稳定性和水稳定性相较于环氧沥青混合料有所降低,但低温抗裂性得到改善。

聚氨酯/环氧树脂改性沥青混合料路用性能研究

环氧沥青混合料因胶结料具有热固性而导致其在重复荷载与低温状态下变形能力不足,前期大量研究结果表明聚氨酯的加入可使环氧沥青形成互穿聚合物网状(IPN)结构进而提高胶结料的弹性恢复性能。为了研究聚氨酯/环氧树脂改性沥青混合料的路用性能,对不同聚氨酯/环氧树脂掺量的改性沥青混合料进行了马歇尔稳定度试验、车辙试验、低温劈裂试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验和抗滑性能试验,得到了马歇尔模数、动稳定度、破坏劲度模量和残留强度比等性能评价指标结果,并与SBS改性沥青混合料进行了对比分析。结果表明:聚氨酯/环氧树脂改性沥青混合料的马歇尔模数和动稳定度是SBS改性沥青混合料的2~6倍,并且随着改性剂掺量的增加而提高,说明聚氨酯/环氧树脂大幅提升了沥青的高温抗车辙性能;聚氨酯的加入使环氧沥青的劲度模量降低至800 MPa左右,其中聚氨酯/环氧树脂掺量为35%的改性沥青混合料的降幅最大,但依然高于SBS改性沥青混合料,意味着聚氨酯/环氧树脂改性沥青混合料的低温抗裂性能比SBS改性沥青混合料差;不同改性剂掺量的聚氨酯/环氧树脂改性沥青混合料的水稳定性和抗滑性能与SBS改性沥青混合料相差不大,都能够满足钢-超高性能混凝土组合桥面结构的使用要求。

环氧树脂改性聚氨酯-丙烯酸酯乳液的合成

聚氨酯-丙烯酸酯复合乳液虽然较单一乳液的性能有很大改善,但是其涂膜的硬度、耐水性、耐化学品性还难以满足高档水性木器涂料的要求。在聚氨酯-丙烯酸酯复合乳液中以不同方式加入环氧树脂,分别制备了物理共混和化学共聚的聚氨酯-丙烯酸酯-环氧树脂复合乳液,研究了环氧树脂加入方式、用量等对乳液及涂膜性能的影响。研究发现环氧树脂对于涂膜的硬度、耐水性、耐化学品性等有明显改进。环氧树脂的质量分数在3%～4%为宜。

环氧树脂改性水性聚氨酯-丙烯酸酯的初步研究

合成了环氧树脂改性的水性聚氨酯 丙烯酸酯 ,研究了环氧树脂用量、加入方式对乳液稳定性的影响。环氧基团在乳液胶膜热处理时交联 ,从而改善了胶膜的力学性能及耐水性、耐溶剂性能。

不同掺量聚氨酯/环氧树脂改性沥青性能研究

为减少水性环氧树脂改性沥青混合料桥面铺装裂缝,制备聚氨酯/环氧树脂改性沥青,明确聚氨酯/环氧树脂改性沥青稀释剂和改性剂的合理掺量,并评价改性沥青混合料其高温稳定性、低温抗裂性和水稳定性。结果表明:稀释剂掺量为10 wt%、改性剂掺量为40 wt%时,聚氨酯/环氧树脂改性沥青及改性沥青混合料技术指标满足规范要求。

SBS/PU复合改性沥青混合料性能试验研究

【目的】研究苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(styrene-butadiene-styrene block copolymer,SBS)与聚氨酯(polyurethane,PU)复合改性沥青混合料的路用性能。【方法】采用2.0%SBS与不同掺量(4.0%、6.0%、8.0%)的PU制备复合改性沥青,并使用这种改性沥青制备密级配沥青混合料AC-13,通过开展马歇尔试验、车辙试验、低温弯曲蠕变试验评价沥青混合料的高温抗车辙、低温抗裂、水稳定性,同时制备4.0%SBS改性沥青混合料和6.0%PU改性沥青混合料作为对照组。【结果】SBS/PU复合改性沥青混合料能够满足沥青路面的路用性能要求。其中,2.0%SBS+6.0%PU复合改性沥青混合料的动稳定度较基质沥青混合料、4.0%SBS改性沥青混合料、6.0%PU改性沥青混合料的分别提升144%、19%、52%,SBS/PU复合改性沥青混合料的高温稳定性较对照组有所提升,水稳定性与对照组相当,低温性能的改善效果不明显。【结论】综合考虑改性效果和经济性,SBS/PU复合改性沥青混合料的最佳掺量为2.0%SBS+6.0%PU。

含介晶基元的聚氨酯改性环氧树脂复合材料的研究

以联苯二酚与 2 -氯乙醇合成的介晶二醇为原料 ,与环氧树脂熔融共混后原位聚合 ,生成含刚性聚氨酯的环氧树脂复合材料。用红外光谱表征了聚氨酯的原位聚合反应 ,探讨了介晶二醇用量、反应时间、固化剂用量等对复合材料力学性能的影响。用扫描电镜观察了复合材料的冲击断面。结果表明 :含介晶基元的聚氨酯改性环氧树脂 ,既能提高环氧树脂的韧性 。

环氧树脂-水性聚氨酯-丙烯酸酯复合乳液的研究

以IPDI、聚醚、BDO、DMPA等为原料合成水性聚氨酯分散体，再加入MMA和引发剂，采用核壳乳液聚合法制备脂肪族水性聚氨酯-丙烯酸酯复合乳液。引入小分子交联剂三羟甲基丙烷（TMP）和环氧树脂E-20进行多重交联改性。用傅立叶红外光谱（FTIR）对树脂结构进行了分析。讨论了n（NCO）／n（OH）比值、环氧树脂E-20、TMP、MMA添加量对乳液性能的影响。研究发现，当n（NCO）／n（OH）=（1．3-1．4）：1、E-20质量分数为3％-5％、TMP为1％-3％、MMA为20％-30％时，所制备的PUA乳液综合性能较好。

微/纳米无机颗粒对聚氨酯-环氧树脂基复合材料性能的影响

通过机械搅拌混合法制备了微/纳米无机颗粒改性的聚氨酯-环氧树脂复合材料,研究了颗粒组成和含量对复合材料力学和热稳定性的影响,进而探讨了所得复合材料的强韧化机理.结果表明：相比微米颗粒,纳米颗粒的加入能显著提高复合材料的层间剪切强度和拉伸强度,降低层间剪切模量,同时改变材料的断裂方式.当纳米SiC颗粒的添加量（质量分数）为2%时,所得复合材料的层间剪切强度和拉伸强度分别为44.7 MPa和56.56MPa,相比添加前提高约88%和74%,所得复合材料不同失重率下对应的温度较添加前提高了4-8℃.纳米颗粒弥散强化和钝化银纹扩展是复合材料主要的强韧化机理.

环氧树脂/聚氨酯-SiO_2纳米复合材料研究

通过聚合物互穿以及溶胶-凝胶法,制备了纳米SiO2改性的环氧树脂/聚氨酯互穿网络纳米复合材FT-IR表明:环氧树脂和聚氨酯形成了交联的互穿体系,并且纳米SiO2节枝到有机基体上。力学测试和SEM分析表明:加入一定量的纳米SiO2能够达到同时增强增韧环氧树脂的目的。

功能化氧化石墨烯/聚氨酯-环氧树脂复合材料的制备及其性能

利用氧化石墨烯(GO)表面的羟基分别与硅烷偶联剂KH550、KH560反应,制备功能化氧化石墨烯(KH550-GO、KH560-GO),分析了GO功能化前后的微观结构变化;通过溶液插层法将GO加入到聚氨酯-环氧树脂(PU-EP)基体树脂中制备GO/PU-EP复合材料,并对其拉伸性能及热性能进行测试。研究结果表明,KH550、KH560成功对GO进行了功能化,并且与PU-EP复合材料相比,GO/PU-EP复合材料的拉伸性能和热性能均有明显的提高。其中,KH550-GO的加入对基体树脂力学性能和热性能的改善尤为明显。添加0.1wt%的KH550-GO,基体树脂拉伸强度和拉伸模量分别提高了39.0%和94.4%,同时初始热分解温度提高了12℃。

封闭型聚氨酯-环氧树脂复合乳液的合成及其防腐性能研究

采用二乙醇胺对双酚A型环氧树脂进行开环,再以甲乙酮肟为封闭剂,对聚氨酯预聚体的端-NCO基进行部分封闭,再结合开环后的环氧树脂,合成了一种稳定性良好、防腐性能优异的封闭型聚氨酯-环氧树脂复合乳液.研究了环氧树脂开环剂、聚氨酯预聚体的封闭程度以及环氧树脂用量对乳液和涂膜性能的影响,通过电化学方法和浸泡腐蚀实验研究了涂膜的防腐性能.结果表明：开环后的环氧树脂能显著提高乳液的稳定性,而耐腐蚀性变化不大;聚氨酯预聚体封闭程度为40％～43％时聚合物的交联度合适,乳液性能优异;随着环氧树脂用量增加,乳液粒径先减小后增大,涂膜防腐性能逐渐提高,且远优于非封闭型聚氨酯-环氧树脂成膜体系;环氧树脂用量可达24％左右.

聚氨酯结构对聚氨酯改性环氧树脂胶粘剂粘接性能的影响

合成了含不同硬段、软段及软段数均相对分子质量(M_n)的端异氰酸酯聚氨酯(IPTE),在一定条件下将其与环氧树脂E-51的仲羟基进行反应,制取聚氨酯(PU)改性环氧树脂(EP)。在相同固化条件下,测试了PU改性EP胶粘剂的剪切强度和剥离强度。研究结果表明,无论硬段是二苯基甲烷-4,4′-二异氰酸酯(MDI)还是甲苯二异氰酸酯(TDI),剥离强度均随着软段M_n的增加而增大,特别是当硬段为MDI时,剥离强度可分别增加2.4倍[软段为端羟基聚醚二元醇(PPG)]和6倍[软段为端羟基聚酯二元醇(PA)];而当PPG为软段时,剪切强度随着软段M_n的增加而逐渐降低;当PA为软段时,剪切强度随着软段M_n的增加呈先升后降的趋势,当M_n=1000时达到最大值。

防腐涂料用环氧改性聚氨酯-丙烯酸酯乳液的合成

以环氧树脂开环制备的环氧树脂多元醇为改性剂,与甲苯二异氰酸酯(TDI)、聚醚二元醇(GE220)、二羟甲基丙酸(DMPA)和甲基丙烯酸甲酯(MMA)等原料合成环氧树脂改性聚氨酯-丙烯酸酯(PUEA)复合乳液,并应用于金属表面防腐。研究发现:环氧树脂多元醇、DMPA和MMA的用量等因素对乳液及涂膜性能的影响显著。当DMPA、环氧树脂多元醇和MMA的质量分数分别为7%～7.5%、12%和25%～35%时,涂膜的耐水性、硬度和耐盐雾性最佳。

聚氨酯—环氧树脂胶粘剂的研制

研制出一种无溶剂的双组份聚氨酯 -环氧树脂胶粘剂。结果表明 ;它有较高的粘接强度和伸长率 ,达到半结构胶的要求 ,有较高的耐水和耐温性 ,当一定量聚氨酯预聚体含量时 ,胶粘剂的粘接强度出现最佳值。

微波固化环氧树脂/苯酚封端的聚氨酯预聚体系的热膨胀行为研究

以二苯甲烷二胺 (DDM)为交联剂 ,研究了环氧树脂 /苯酚封端的聚氨酯 (EP/PU)预聚体系在微波固化条件下的热膨胀行为 ;并通过热膨胀行为考察了体系热膨胀系数、玻璃化转变及其与微波功率、体系组成之间的关系。结果表明 :当体系组成一定时 ,随着微波功率的增加 ,体系中富EP相和富PU相的玻璃化转变移向高温 ,过渡相的转变加宽 ,膨胀系数变小。在一定组成范围内 ,体系具有两个玻璃化转变 ,随着PU和EP含量的接近 ,富EP相和富PU相的玻璃化转变温度差值缩小。组成相同的体系 。

混合大二醇基聚氨酯弹性体/环氧树脂互穿网络聚合物的研究

以α,ω-双(γ-羟丙基)聚二甲基硅氧烷(BHPDMS)和聚氧四甲基二醇(PHMO)混合大二醇作为软链段,首先通过两步溶液聚合法合成了-NCO封端的混合大二醇基聚氨酯(PU)弹性体预聚物(PUT);然后以PUT和环氧树脂(EP)预聚物为原料、1,3-双(γ-氨丙基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷(BATS)为交联剂,采用同步溶液聚合法合成了PUT/EP互穿聚合物网络(PUT/EP I PN)。使用傅里叶红外光谱(FT-I R)法、动力学分析(DMA)法和扫描电子显微镜(SEM)法,对PUT和PUT/EP I PN进行分析和表征,并对其力学性能和表面疏水性进行测试。实验结果表明,PUT/EP I PN中不存在宏观相分离状态,仅发生微观相分离状态;当PUT/EP I PN中w(PUT)=50%时,PUT/EP I PN具有优异的综合力学性能和表面疏水性。

环氧树脂对PUA复合乳液的改性研究

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚醚二元醇(N220)、二羟甲基丙酸(DMPA)、1,4-丁二醇(BDO)和甲基丙烯酸甲酯(MMA)为主要原料合成了脂肪族聚氨酯-丙烯酸酯复合乳液,并用环氧树脂对其进行了改性。研究了n/n比、DMPA添加量、环氧树脂添加方式及添加量对其性能的影响,结果表明,当n/n为1.35～1.40、DMPA为6%～7%时,环氧树脂和BDO同时加入,环氧树脂添加量在2%～3%时能获得综合性能较好且贮存稳定的聚氨酯丙烯酸酯复合乳液。