互穿网络聚合物(IPN)是由两种或两种以上聚合物通过网络间的互相贯穿缠结而形成的一类独特的聚合物共混物或聚合物合金。网络之间的互穿为材料带来许多独特性能,如“强迫互容”和“协同效应”等,使得IPN在增韧树脂、增强橡胶、阻尼材料等多方面得到广泛应用。聚氨酯(PU)材料是一类介于一般橡胶和塑料之间的弹性体材料,既具有橡胶的高弹性,又具有塑料的高强度,它的伸长率大,硬度范围宽,具有优异的耐磨、耐油、耐低温等性能,但也存在着高温性能差等缺点。而环氧树脂(EP)具有很高的强度,化学稳定性好,并且具有较好的黏接性和加工性,在粘合剂、建筑材料、电子、航天航空等领域有着重要的应用,但EP最大的弱点是固化后质脆、耐冲击性较差并容易开裂。一直以来,研究人员利用各种方法来改性聚氨酯和环氧树脂,而IPN互补技术就是其中之一。聚氨酯和环氧树脂都有较长的加工历史,将两者进行IPN技术加工,前景也很广阔。为进一步提高其性能,拓宽其新的用途,人们对于其制备方法和改性的研究也日益增多。近年来,用纳米粒子来增强互穿网络聚合物是实现这些目的的一种有效而且很有发展前途的手段。坡缕石是一种含水富镁铝的硅酸盐矿物,具有独特的层链状分子结构,晶体呈针状、纤维状或纤维状的集合体,单根纤维晶的直径在10～25 nm左右,长度可达500～2000 nm,符合纳米材料的尺度标准,热稳定性好,在我国有丰富的蕴藏量,如能以原状态分散在聚合物内,是一种很有潜力的一维增强材料。本文在总结了互穿网络聚合物最新研究进展以及坡缕石增强聚合物复合材料的基础上,采用互穿网络的方法,制备了一系列的改性坡缕石增强的聚氨酯/环氧树脂IPN材料。分析和探讨了改性坡缕石在互穿网络材料中的分散和增强作用,从而制备出性能优异,成本低廉的有机-无机复合材料。为互穿网络聚合物的改性提供了一个新的方法。研究工作主要包括以下三个部分:(1)用天然坡缕石(PGS)与十六烷基三甲基溴化铵(HD TMAB)反应得到有机化的坡缕石(o-PGS),然后利用互穿网络技术和模压成型的方法制备了一系列的o-PGS增强的聚氨酯/环氧树脂互穿网络聚合物(PU/EP IPN)。结果表明,当原料组成的质量比为m(PU)∶m(EP) =80∶20时,o-PGS添加量为3%时,相比于纯的PU/EP IPN,所得PU/EP IPN复合材料表现出较好的抗拉性能和热学性能,XRD和SEM分析表明,添加适量的o-PGS能够改善PU/EP IPN的相容性和相结构形态。溶胀测试表明随着o-PGS添加量的增加,PU/EP IPN复合材料的交联密度也逐渐增加,这主要是由于o-PGS的加入导致PU和EP之间的链段变得更加紧密,最终提高了PU/EP IPN复合材料的力学和热学性能。(2)本节采用互穿网络技术,制备了一系列的2,4-甲苯二异氰酸酯接枝坡缕石(g-PGS)增强的EP/PU IPN,并研究了EP与PU比例,g-PGS含量对该复合材料的影响。结果表明,相比纯的EP材料,当EP与PU质量比为m(EP)∶m(PU) =80∶20,g-PGS添加量为1-2%时,复合材料表现出较好的力学和热学性能。这主要是因为当PU和g-PGS含量较低时,PU、EP和g-PGS之间的互穿程度大,相容性较好,接枝反应容易发生,导致产生较好的协效作用。(3)以磷酸、三聚氰胺、物质A等为原料合成了一种高效的阻燃剂,将该阻燃剂和有机化的坡缕石(o-PGS)添加到环氧树脂中制得阻燃环氧树脂复合材料。用极限氧指数法和垂直燃烧法测试材料的燃烧性能,并用力学、TGA和SEM对该复合材料的热学、形貌及力学性能进行了表征。结果表明,随着阻燃剂含量和o-PGS含量的增加,所得复合材料的极限氧指数增大,垂直燃烧性能得到很大提高,当阻燃剂含量为30%,o-PGS含量为5%时,氧指数达到31,垂直燃烧性能达到V-0级。原因可能是阻燃剂和o-PGS在凝聚相同时发挥作用,即阻燃剂和o-PGS协同阻燃作用提高了复合材料的综合阻燃性能。另外,力学和热学性能测试表明,该阻燃环氧树脂由于纳米坡缕石的增强作用在一定程度上弥补了由于阻燃剂的加入带来的环氧树脂材料物理机械性能降低的负面影响。