0前言
    不飽和聚酯樹脂是近代塑料工業中的一個重要品種，在工業、農業、交通、建筑以及國防工業方面都有著廣泛的應用特別是用纖維材料(主要是玻璃纖維)增強的聚酯樹脂，固化后成為不溶解、不熔化的熱固性增強塑料，是近些年復合材料中應用普遍的一種，通稱纖維增強塑料(FRP)。目前不飽和聚酯主要用于與玻璃纖維生產復合材料通用型不飽和聚酯固化后有足夠的剛度，但普遍存在性脆的間題，因此對其增韌十分必要將不飽和聚酯與聚氨酯合成互穿網絡，以改善不飽和聚酯的性能是很有意義的工作有關此方面的文獻報道僅限于不飽和聚酯樹脂固化機理的研究，真正從實用角度上研究此互穿網絡體系的尚少有報道
    在熱分析研究的基礎上，本文研究不飽和聚酯/聚氨酯互穿網絡聚合物的力學性能，并對互穿網絡的形態結構進行了分析。

    1實驗部分
    1.1原料及樣品的制備按前文所述進行
    1.2材料力學性能及形態結構研究
    對得到的板材樣品由承德材料試驗機廠生產的萬能制樣機制樣后，材料的抗沖強度、拉伸強度及抗彎強度均按國標于室溫下進行并進行材料的低溫抗沖試驗研究。
    互穿網絡聚合物材料的內部形態由日立H-500透射電子顯微鏡研究對不同組成的材料進行超薄切片后用RuO以進行染色得到觀察樣。

    2結果與討論
    2.1材料的力學性能
    2.1.1材料的沖擊強度
    在材料的力學性能中，沖擊強度是是衡量材料韌性的一種強度指標用來表征材料抵抗沖擊負荷破壞的能力，不同組成比的IPNPU/UP的缺口沖擊強度如圖1所示，不飽和聚酷雖然有足夠的剛度，但其抗沖強度是比較小的，加入聚氨酷后，所形成的IPN抗沖強度有所提高。當PU含量在10%以下時，沖擊強度變化不明顯，而當PU含量達到20%時，抗沖強度提高近一倍，當量超過20%后，曲線又趨于平緩，在IPN中飽和聚酯做為塑料相，脆性較大，抗沖強度較小，而聚氨酯做為橡膠相，韌性比較大，有利于體系沖擊強度的提高。另外，從結構上講，由后面TEM照片和以前討論過的DMA結果可知，在IPN中開始加入少量PU時，PU與UP之間較高的相互混溶性阻止了相分離的產生，沖擊強度的提高只是體系韌性組分含量提高的緣故，當PU含量較小(小于10%)時，這種效果不是特別明顯，在曲線上表現為開始階段的平緩變化；隨著PU組分的加入，IPN出現了微觀分相，PU的相疇尺寸加大，IPN的玻璃化溫度降低，在室溫附近有較寬的轉變范圍，使其在該范圍內的能量吸收作用加強，受到沖擊作用時能夠吸收較多的沖擊能量，所以在PU含量從1%～20%的范圍內，沖擊強度明顯提高；而當PU的含量進一步提高時，體系中軟相含量增大，模量下降，材料變軟，沖擊強度的變化趨于平緩。

    2.1.2材料的拉伸強度
 

    拉伸強度與材料的模量、網絡結構、分子間作用力、分子取向等條件有關。從圖2看出，材料的拉仲強度隨PU含量增強而提高，在PU含量達到一定值(10%)時出現極值，而后逐漸下降。上述過程可這樣理解，非晶網絡聚合物，特別是UP網絡結構具有不均一性，少量UP網絡的形成使UP網絡球形結構之間的薄弱處以及微結構陷處的缺陷愈合，網絡的相互貫穿得到加強，形成了化學和物理的交聯點，增大了交聯密度，所以IPN的拉伸強度增加，而當PU含量進一步提高，超過10%后，體系中的氫鍵和次價鍵力解離，再加上軟相增多，所以強度開始下降。這與Frish等研究的PU/EP、PU/PMMA及PU/PSSIN等體系的規律是一致的。另外，本體系中，在PU含量≤30%的范圍內，IPN的拉伸強度比純UP的高，這是IPN組分間相互貫穿的結果。
    2.1.3材料的抗彎強度
    彎曲強度表示材料抵抗靜彎曲力矩的能力，不同組成的IPNPU/UP的抗彎強度如圖3所示。從圖3可看出，在PU含量為0%～20%的范圍內，IPN的抗彎強度隨PU增加緩慢減小，而在PU含量為20%～40%的范圍內下降稍快，從電鏡照片可以知道，在PU含量小于20%時，IPU為兩相連續結構，兩相間相互貫穿的很好，分子間緊密結合在一起，增加了網間的交聯，但是由于PU的模量小，所以加入PU使抗彎強度減小了；PU的含量進一步增加時，IPN開始分相，相同開始出現PU相，低模量PU鏈的增多使IPN模量降低，抗彎強度下降的較快這與拉伸試驗的結果是相符的，可以相互驗證，總的看來如果我們在不飽和聚醋中加入少量的(10%)左右，可以提高材料的沖擊強度(提高80%)和拉伸強度(提高150%)而對材料的抗彎強度影響不大。
    我們通過材料在低溫(-20℃及-40℃)的材料力學性能試驗也表現出類似的結果，但材料的缺口沖擊強度與室溫相比明顯下降。

    2.2材料的形態結構分析
    互穿網絡聚合物的形態結構主要決定于兩種聚合物組分的混溶性、交聯密度、聚合方法及組成比等因素。
    在反應的初期，兩組分混合熵較大，兩組分可混熔，但隨著反應過程的進行，分子鏈增大，大分子的混合嫡減小，逐漸大于零，導致兩相間的不相溶，從而產生了相分離。
    在IPN/PU/UP材料的合成過程中，將310混溶于UP中，多可混溶40%，超過此濃度，將可以觀察到明顯的分層狀態，兩液相互不相溶，只有當濃度小于40%時，兩液相可以混溶，當PU的含量在20%以下時所制得的INPPU/UP是透明的，而超過20%時，材料開始變為不透明，這意味著材料可能存在著相分離，通過透射電子顯微鏡(TEM)照片所反映的結構，可證實這一點。
    通過TEM照片，可直接觀察到材料的形態結構，圖4是IPNPU/UP的照片，圖中a，b，c，d的PU質量含量分別是10%，20%，30%和40%，樣品用四氧化釘染色，暗色部分為PU成分，亮色部分為UP成分?？偟目磥?，PU和UP兩相是不完全混溶的，呈兩相分離狀態。當PU當含量為10%和20%時，PU相均勻地分散于UP網絡之中，兩相結合緊密，相互貫穿形成連續結構。這時由于IPN中PU的含量較低，PU混溶于之UP中，IPN中不出現的PU相，所制得的材料也是透明的，而在以前研究的DMA曲線上也只表現出一個轉變峰。當PU的含量提高到30%和40%時，IPN結構中出現暗色的PU相和亮色的UP相。這是由于PU預聚體的用量增加形成PU的速度相對較高，它并不能完全與UP相混容，而出現了PU富相，即以PU為主同時混有部分UP成分如圖4中c，d所示。從放大4萬倍的電鏡照片上看到的亮色UP相并不是純的不飽和聚酯，而是PU和UP兩相相互貫穿的結構。正是由于出現了PU相，所以制成的材料變為不透明，在DMA曲線上轉變峰的轉變范圍也明顯變寬，之所以沒出現明顯的PU轉變峰，是由于PU相的量較少且含有部分的UP成分的緣故。從圖4上可以看到，隨著PU含量的增多，PU相的相疇尺寸增大，PU含量為30%和40%時，其相疇尺寸分別是20nm和30nm左右。我們可以得到這樣的結論：IPN中當PU的含量＜20%時，PU和UP兩相結合緊密，相互貫穿形成兩相連續結構，當PU的含量＞20%時，IPN出現微觀相分離化。

    3結論
    1、研究了UP/PUIPN的力學性能。隨PU含量的增加IPN的沖擊強度提高，在PU含量為20%時提高了近一倍；拉伸強度在PU小于20%時增大，在PU含量等于10%時出現極值(比純的增加近二倍)，隨后開始下降；抗彎強度隨PU增加稍有下降，但在小于10%的范圍內下降不到10%。
    2、利用透射電子顯微鏡對IPNPU/UP的形態進行了觀察，在IPN中PU和UP兩相是不完全混溶的，呈現兩相分離狀態，PU含量為20%以下時，PU相均勻地分散在UP網絡中，兩相緊密結合，沒有明顯的兩相結構；當PU的含量超過20%時，IPN中出現PU富相，材料出現微觀相分離。