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材料与应用 杨高峰·UPR/COPERM 复合材料的合成及力学性能研究

表 1 UPR 和 UPR/COPERMA 树脂的热性能和热机械性能
-l
-3
3
Samples T 10 /℃ T 50 /℃ E′ at35℃ /GPa E′ at12℃ /MPa T g /℃ ν e /(10 mol . m ) M c /(g . mol )
UPR 348.5 401.2 1.26 22.3 80.3 2.27 484
UPR/COPERMA5 344.4 399.4 1.48 23.2 79.4 2.36 466
UPR/COPERMA10 343.4 400.6 1.32 22.3 80.9 2.48 444
UPR/COPERMA15 340.4 400.7 1.14 25.2 83.7 2.57 429
UPR/COPERMA20 328.2 401.4 1.01 23.8 81.6 2.42 454

图 7 UPR 和 UPR/COPERMA 树脂的 DMA 曲线图

E′=3v e RT= 3dRT 均比纯 URP 大[图 8(b)]。纯 UPR 的拉伸弹性模量是
M c
其中，E′ 为橡胶态共聚物的储能模量，R 为气体 3.02 GPa。与其相比，UPR/COPERMA5 的模量增
常数，T 为绝对温度，d 为聚合物的密度，M c 为交联 加了 14.6%，UPR/COPERMA 树脂则增加了 16.6%。
点之间的摩尔质量 [20~23] 。ν e 和 M c 结果列于表 1。UPR/ UPR/COPERMA5 和 UPR/COPERMA15 的弯 曲模 量
-3
COPERMA 树脂的密度介于 1.099~1.103 g/cm 。改 与纯 UPR 相比增加了 52.6% 和 47.4%。总体而言，
性后生物基材料的 ν e 值是在 2 270~2 570 mol/m -3 范 UPR/COPERMA 树脂刚度与纯 UPR 的相当，符合纤

围内， 对应于摩尔质量为 429~484 g/mol。可见，加 维增强材料的要求。
入 COPERMA 树 脂 后，ν e 值 略 有 增 加， 这 与 其 他 生 UPR 和 UPR/ COPERMA 树脂的拉伸断裂伸长率
物基改性剂加入 UPR 后的规律不同 [24~25] 。图 7(b)显 和冲击强度随 COPERMA 树脂含量的变化图如 9 所示。
示了损耗因子 (tanδ) 随温度的变化图。所有的 tan 曲 其中，断裂伸长率 [ 图 8(a)] 的变化与拉伸强度变化相
线均只显示一个玻璃化转变过程，表明所得 UPR/ 似： 0~10%(重量)的 UPR 被 COPERMA 取代时无明
COPERMA 树脂无明显的相分离。由 tanδ 的峰值可 显变化 ； 10%~20%( 重 量) 的 UPR 被 COPERMA 取
确定玻璃化转变温度 (T g )，结果列于表 1。可见，该 代时则有所下降 ( 从 2.63% 降至 1.69%)。 纯 UPR 的
2
生物基 UPR 树脂的 T g 均小幅升高，其中在 UPR/ 冲击强度下降为 1.75 J/m 。当 0~10%(重量)的 UPR
COPERMA15 中升高最多，达到 3.4℃。 被 COPERMA 树脂取代时，冲击强度无明显差异 ；超
UPR/COPERMA 树 脂 的 拉 伸 和 弯 曲 性 能 随 过 10 ％(重 量)后，UPR/COPERMA 树脂的冲击强
COPERMA 树脂加入量的变化见图 8 所示。图 8(a) 度开始增加。可以观察到，UPR/COPERMA20 与纯
中， 当 0~10%UPR 被 COPERMA 树脂 取代 时，拉伸 UPR 相比增加最多，达 122%。该变化产生的原因将
强度几乎保持不变 ；当 10%~20%UPR 被 COPERMA 在后面的章节进行讨论。
树脂取代时，拉伸强度开始下降。与纯 UPR 相 比， 2.3 冲击断裂形貌
UPR/COPERMA15 和 UPR/COPERMA20 拉伸强度 为 了 弄清 冲 击 强度 变 化 的 原因， 我 们 利用 SEM
分别下降了 18.6% 和 23.0%。然而，在 0~20%(重量) 对冲击试验样品的断裂后的表面形态进行了观测。
COPERMA 含量范围内，未发现其弯曲强度的降低。 图 10(a)~(e) 显 示 了 UPR 和 UPR/COPERMA 样 品
另一方面，UPR/ COPERMA 树脂的拉伸和弯曲模量 的 表面 形貌。 图 10(a)和(b) 中， 纯 UPR 和 UPR/

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