2.1 结构表征

采用 FT-IR 对合成产物进行结构表征，反应前 缩水甘油醚（RDGE）和制备得到的RDGEC的FT-IR谱图，如图 2 所示。由图 2 可知：与 RDGE 相比， RDGEC 中 1 605、1 500 和 1 450 cm-1对应的苯环特 征吸收峰未发生改变，1 799 cm-1 处出现环碳酸酯的 特征吸收峰，906~916 cm-1 处的环氧基团特征吸收 峰完全消失，表明 RDGE 与 CO2进行反应，CO2有效 插入环氧基团，顺利合成化合物RDGEC。

RDGEC 与 NIPU 固化剂的 FT-IR 谱图，如图 3 所示。

由图 3可知：调控 RDGEC与 D230的投料比例， 对合成的 NIPU 红外光谱特征峰影响较小。区别于 RDGEC，NIPU 固化剂中 1 799 cm-1 处环碳酸酯的特 征 吸 收 峰 完 全 消 失 ，1 717 cm-1 处 出 现 较 强 的 —CONH— 羰 基 基 团 伸 缩 振 动 特 征 吸 收 峰 ， 1 540 cm-1 处出现—NH—的弯曲振动峰，3 466 cm-1 呈现多种N—H键伸缩振动的宽峰。以上结果表明 RDGEC与D230进行聚合，形成NIPU固化剂。

2.2 固化动力学 

采用DSC详细考察了系列NIPU固化剂与E-51 的混合固化反应，不同升温速率下的 DSC 曲线如 图4所示。由图4可知：NIPU固化剂与E-51混合固 化反应过程伴随着放热现象，并且每一条热流曲线 均只有一个放热峰。相同的升温速率下，系列NIPU固化剂与 E-51 共混后的 DSC 曲线变化趋势基本 相同，特征温度均随着升温速率的变化而发生改变。

5个共混固化体系的反应放热峰起始温度（T）、i 峰顶温度（Tp ）和终止温度（T）f 均向右侧高温移动， 具体如表2所示。 

由表 2 可知：固化反应时间随着升温速率的增 加而减少，单位时间内放热量随之上升，发生热滞 后，导致共混体系的固化反应放热峰逐渐向右侧高 温区移动。不同投料比例制备的 NIPU 固化剂对应 的 Ti 、Tp和 Tf变化相差不大，这归因于系列 NIPU 固 化剂的成分结构没有发生改变，调控投料比例仅对 聚合链增长产生影响。 

对共混固化体系在不同升温速率下所得的固 化特征温度进行线性拟合，得到相应的线性回归方 程，线性拟合曲线如图 5 所示。借助 T-β 外推法消 除升温速率对固化反应产生的影响，确定外推温 度，即固化体系的凝胶温度 Ti0、固化反应温度 Tp0和 后固化温度Tf0，具体数值如表3所示。 

对比可知，不同投料比制备的 NIPU 固化剂，与 E-51 混合固化的反应能力相差不大。综合考虑固 化体系的耐热性和固化反应放热的累积效应，确定系列 NIPU 固化剂与 E-51 共混体系的固化工艺为 50 ℃/2 h + 100 ℃/2 h。

2.3 粘接性能 

系列 NIPU 固化剂与 E-51 共混，于 50 ℃/2 h + 100 ℃/2 h条件下固化并粘接铝合金试件，对应测试 剪切强度和剥离强度数据结果如图6所示。

由图 6 可知：随着 D230 投料比例的增加，系列 NIPU 固化剂与 E-51 混合固化粘接试样的 25 ℃剪 切强度、70 ℃剪切强度和 25 ℃下 90°剥离强度均呈 现先上升、再下降的趋势。调控 RDGEC 与 D230 的 物质的量之比为 1∶1.75 时，对应 NIPU-3 固化体系 的 25 ℃剪切强度和 70 ℃剪切强度分别为 36.98 和 14.51 MPa，25 ℃下 90°剥离强度达到 6.08 kN/m，粘 接性能达到最佳。

这一变化规律归因于，RDGEC与D230聚合反应 形成非异氰酸酯聚氨酯长链，软硬嵌段赋予共混体系 优异的韧性，且—CONH—结构丰富，分子间作用及氢 键有效提升强度和界面作用。另一方面，改性固化剂 中还需保留一定含量的伯胺，确保固化反应活性的同 时，与环氧形成交联网络结构，保持较高的拉剪强度。当 RDGEC 与 D230的物质的量比为 1∶1.75时，NIPU 固化剂实现了链增长长度与活性伯胺含量之间的平 衡，宏观表现为固化体系的粘接性能最优。 

2.4 热机械性能 

采用 DMA 对系列 NIPU 固化剂与 E-51 固化体 系的动态热机械性能进行了详细研究，获得储能模 量-温度及损耗因子-温度曲线，如图 7 所示。以 tanδ 曲线的峰值温度为玻璃化转变温度（Tg ），具体 数值如表4所示。

固化体系的热机械性能与分子结构、交联网络 等相关，储能模量与测试温度呈线性关系[28-29] 。由 图7可知：随着D230投料比例的增加，系列NIPU固化剂与E-51混合固化试样的40 ℃储能模量呈现先 降低、后增长的趋势，而Tg+50 ℃对应储能模量逐渐 减小。这是由于 D230 比例增加，固化剂结构中由 RDGEC 引入的刚性苯环减少，聚醚软链结构增多， 同时 NIPU 聚合链增长降低，软硬嵌段结构发生改 变，宏观表现为储能模量减小。随着D230比例进一 步增加，固化剂中活性伯胺含量增多，与 E-51形成 高度交联网络，玻璃态下的刚性增强。

系列固化试样的 tanδ 曲线均只出现一个转变 峰，表明NIPU与E-51固化形成均一的整体，Tg值也 呈现先轻微降低、后增长的变化趋势，但整体数值 变化不大。 

2.5 热稳定性能 

系列 NIPU 固化剂与 E-51 固化试样在 N2气氛 下的热失重曲线，如图 8所示。热失重 5%（T5%）、热 失重 10%（T10%）对应温度及 800 ℃残炭率（CY），分 别如表5所示。

由图8和表5可知：系列NIPU固化剂与E-51固 化试样的 TGA 曲线在 350 ℃前仅发生轻微失重，升 温至360 ℃附近，试样的分解出现一个明显失重，表 明固化体系具有优异的热稳定性。随着 NIPU 原料 比例的变化，对应试样的 T5%、T10%和 CY值出现轻微 变动。RDGEC与 D230比例发生改变，形成的 NIPU 固化剂中聚合链长度、软硬嵌段比例、伯胺含量等 均发生变化。综合调控下，系列固化试样整体的热 稳定性变化较小，说明热稳定性良好。

2.6 断裂面的SEM研究

采用 SEM 对系列 NIPU 固化剂与 E-51 固化试 样的断裂面进行分析，结果如图9所示。

由图9可知：随着NIPU中D230添加量的增加， 固体样断裂面表面的韧性断裂呈现先增多、后减少 的 变 化 趋 势 。NIPU-3 改 性 固 化 剂 中 RDGEC 与 D230物质的量比为1∶1.75时，出现较多崎岖蜿蜒的 河流状裂纹，在外力作用下能够吸收较多的能量， 实 现 韧 性 提 升 ，综 合 性 能 显 著 增 强 ；NIPU-4 和 NIPU-5 改性固化剂中 RDGEC 与 D230 物质的量比 分别为 1∶2.00 和 1∶2.50 时，韧性断裂逐渐减少，出 现少量的脆性断裂，增韧效果相对减弱，这与粘接 性能的变化规律一致。