0前言
    不饱和聚酯树脂是近代塑料工业中的一个重要品种，在工业、农业、交通、建筑以及国防工业方面都有着广泛的应用特别是用纤维材料(主要是玻璃纤维)增强的聚酯树脂，固化后成为不溶解、不熔化的热固性增强塑料，是近些年复合材料中应用普遍的一种，通称纤维增强塑料(FRP)。目前不饱和聚酯主要用于与玻璃纤维生产复合材料通用型不饱和聚酯固化后有足够的刚度，但普遍存在性脆的间题，因此对其增韧十分必要将不饱和聚酯与聚氨酯合成互穿网络，以改善不饱和聚酯的性能是很有意义的工作有关此方面的文献报道仅限于不饱和聚酯树脂固化机理的研究，真正从实用角度上研究此互穿网络体系的尚少有报道
    在热分析研究的基础上，本文研究不饱和聚酯/聚氨酯互穿网络聚合物的力学性能，并对互穿网络的形态结构进行了分析。

    1实验部分
    1.1原料及样品的制备按前文所述进行
    1.2材料力学性能及形态结构研究
    对得到的板材样品由承德材料试验机厂生产的万能制样机制样后，材料的抗冲强度、拉伸强度及抗弯强度均按国标于室温下进行并进行材料的低温抗冲试验研究。
    互穿网络聚合物材料的内部形态由日立H-500透射电子显微镜研究对不同组成的材料进行超薄切片后用RuO以进行染色得到观察样。

    2结果与讨论
    2.1材料的力学性能
    2.1.1材料的冲击强度
    在材料的力学性能中，冲击强度是是衡量材料韧性的一种强度指标用来表征材料抵抗冲击负荷破坏的能力，不同组成比的IPNPU/UP的缺口冲击强度如图1所示，不饱和聚酷虽然有足够的刚度，但其抗冲强度是比较小的，加入聚氨酷后，所形成的IPN抗冲强度有所提高。当PU含量在10%以下时，冲击强度变化不明显，而当PU含量达到20%时，抗冲强度提高近一倍，当量超过20%后，曲线又趋于平缓，在IPN中饱和聚酯做为塑料相，脆性较大，抗冲强度较小，而聚氨酯做为橡胶相，韧性比较大，有利于体系冲击强度的提高。另外，从结构上讲，由后面TEM照片和以前讨论过的DMA结果可知，在IPN中开始加入少量PU时，PU与UP之间较高的相互混溶性阻止了相分离的产生，冲击强度的提高只是体系韧性组分含量提高的缘故，当PU含量较小(小于10%)时，这种效果不是特别明显，在曲线上表现为开始阶段的平缓变化；随着PU组分的加入，IPN出现了微观分相，PU的相畴尺寸加大，IPN的玻璃化温度降低，在室温附近有较宽的转变范围，使其在该范围内的能量吸收作用加强，受到冲击作用时能够吸收较多的冲击能量，所以在PU含量从1%～20%的范围内，冲击强度明显提高；而当PU的含量进一步提高时，体系中软相含量增大，模量下降，材料变软，冲击强度的变化趋于平缓。

    2.1.2材料的拉伸强度
 

    拉伸强度与材料的模量、网络结构、分子间作用力、分子取向等条件有关。从图2看出，材料的拉仲强度随PU含量增强而提高，在PU含量达到一定值(10%)时出现极值，而后逐渐下降。上述过程可这样理解，非晶网络聚合物，特别是UP网络结构具有不均一性，少量UP网络的形成使UP网络球形结构之间的薄弱处以及微结构陷处的缺陷愈合，网络的相互贯穿得到加强，形成了化学和物理的交联点，增大了交联密度，所以IPN的拉伸强度增加，而当PU含量进一步提高，超过10%后，体系中的氢键和次价键力解离，再加上软相增多，所以强度开始下降。这与Frish等研究的PU/EP、PU/PMMA及PU/PSSIN等体系的规律是一致的。另外，本体系中，在PU含量≤30%的范围内，IPN的拉伸强度比纯UP的高，这是IPN组分间相互贯穿的结果。
    2.1.3材料的抗弯强度
    弯曲强度表示材料抵抗静弯曲力矩的能力，不同组成的IPNPU/UP的抗弯强度如图3所示。从图3可看出，在PU含量为0%～20%的范围内，IPN的抗弯强度随PU增加缓慢减小，而在PU含量为20%～40%的范围内下降稍快，从电镜照片可以知道，在PU含量小于20%时，IPU为两相连续结构，两相间相互贯穿的很好，分子间紧密结合在一起，增加了网间的交联，但是由于PU的模量小，所以加入PU使抗弯强度减小了；PU的含量进一步增加时，IPN开始分相，相同开始出现PU相，低模量PU链的增多使IPN模量降低，抗弯强度下降的较快这与拉伸试验的结果是相符的，可以相互验证，总的看来如果我们在不饱和聚醋中加入少量的(10%)左右，可以提高材料的冲击强度(提高80%)和拉伸强度(提高150%)而对材料的抗弯强度影响不大。
    我们通过材料在低温(-20℃及-40℃)的材料力学性能试验也表现出类似的结果，但材料的缺口冲击强度与室温相比明显下降。

    2.2材料的形态结构分析
    互穿网络聚合物的形态结构主要决定于两种聚合物组分的混溶性、交联密度、聚合方法及组成比等因素。
    在反应的初期，两组分混合熵较大，两组分可混熔，但随着反应过程的进行，分子链增大，大分子的混合嫡减小，逐渐大于零，导致两相间的不相溶，从而产生了相分离。
    在IPN/PU/UP材料的合成过程中，将310混溶于UP中，多可混溶40%，超过此浓度，将可以观察到明显的分层状态，两液相互不相溶，只有当浓度小于40%时，两液相可以混溶，当PU的含量在20%以下时所制得的INPPU/UP是透明的，而超过20%时，材料开始变为不透明，这意味着材料可能存在着相分离，通过透射电子显微镜(TEM)照片所反映的结构，可证实这一点。
    通过TEM照片，可直接观察到材料的形态结构，图4是IPNPU/UP的照片，图中a，b，c，d的PU质量含量分别是10%，20%，30%和40%，样品用四氧化钉染色，暗色部分为PU成分，亮色部分为UP成分。总的看来，PU和UP两相是不完全混溶的，呈两相分离状态。当PU当含量为10%和20%时，PU相均匀地分散于UP网络之中，两相结合紧密，相互贯穿形成连续结构。这时由于IPN中PU的含量较低，PU混溶于之UP中，IPN中不出现的PU相，所制得的材料也是透明的，而在以前研究的DMA曲线上也只表现出一个转变峰。当PU的含量提高到30%和40%时，IPN结构中出现暗色的PU相和亮色的UP相。这是由于PU预聚体的用量增加形成PU的速度相对较高，它并不能完全与UP相混容，而出现了PU富相，即以PU为主同时混有部分UP成分如图4中c，d所示。从放大4万倍的电镜照片上看到的亮色UP相并不是纯的不饱和聚酯，而是PU和UP两相相互贯穿的结构。正是由于出现了PU相，所以制成的材料变为不透明，在DMA曲线上转变峰的转变范围也明显变宽，之所以没出现明显的PU转变峰，是由于PU相的量较少且含有部分的UP成分的缘故。从图4上可以看到，随着PU含量的增多，PU相的相畴尺寸增大，PU含量为30%和40%时，其相畴尺寸分别是20nm和30nm左右。我们可以得到这样的结论：IPN中当PU的含量＜20%时，PU和UP两相结合紧密，相互贯穿形成两相连续结构，当PU的含量＞20%时，IPN出现微观相分离化。

    3结论
    1、研究了UP/PUIPN的力学性能。随PU含量的增加IPN的冲击强度提高，在PU含量为20%时提高了近一倍；拉伸强度在PU小于20%时增大，在PU含量等于10%时出现极值(比纯的增加近二倍)，随后开始下降；抗弯强度随PU增加稍有下降，但在小于10%的范围内下降不到10%。
    2、利用透射电子显微镜对IPNPU/UP的形态进行了观察，在IPN中PU和UP两相是不完全混溶的，呈现两相分离状态，PU含量为20%以下时，PU相均匀地分散在UP网络中，两相紧密结合，没有明显的两相结构；当PU的含量超过20%时，IPN中出现PU富相，材料出现微观相分离。