高分子梯度材料结构特殊、性能独特,在许多领域有很高的应用价值。环氧树脂(EP)由于具有粘接性能强、固化收缩率低、稳定性和电绝缘性好等优点,在生活生产中有着广泛应用。但是环氧树脂固化物存在质脆、易开裂、抗冲击性能差等不足。端羟基聚丁二烯(HTPB)型聚氨酯(PU)耐水性和抗腐蚀性能优良、稳定性好,但是其粘接性能和力学性能较差。将EP与HTPB-PU相结合制备高分子复合材料,特别是梯度材料,不仅可以发挥优势互补、克服单一材料各自的缺陷,而且可以赋予材料一些特殊的性能。本论文先对环氧树脂(EP)进行改性,合成了带有多个羟基的含磷环氧树脂(PCEP);然后将PCEP和HTPB按一定的配比混合作为聚氨酯的多元醇组分,经化学反应引入聚氨酯体系。通过控制相分离的影响因素,如EP种类、组分配比、溶剂用量、固化温度及成膜基材等,制备了组分浓度在厚度方向呈梯度分布的含磷EP/HTPB-PU复合材料。材料的一侧表面有极性的改性环氧树脂和(或)聚氨酯硬段富集,从而呈现较强的亲水性和粘接性能;而另一侧有非极性的HTPB富集,从而呈现很好的柔韧性和耐腐蚀性。主要包括以下两方面内容:1.有机膦改性双酚A型EP/PU梯度材料的合成与表征(1)首先以甲基膦酸二甲酯(DMMP)和乙二醇(EG)为原料合成了端羟基聚膦酸酯(HTPP)。探讨了最佳合成工艺条件,并采用羟值滴定、红外光谱(FT-IR)、凝胶色谱(GPC)等进行了表征;(2)用HTPP改性环氧树脂E-44,制备了含磷环氧树脂E-44。探讨了最佳合成工艺条件,用FT-IR、环氧值滴定等进行了表征;(3)以改性E-44、HTPB、聚醚N403和甲苯2,4-二异氰酸酯(TDI)为原料,通过预聚体法合成了一系列配比变化的改性E-44/PU复合材料。运用全反射红外光谱(ATR-FTIR)、扫描电镜(SEM-EDS)、表面水接触角(SCA)等研究了材料的组成和结构。结果显示,改性E-44作为分散相分布于聚氨酯基体中。当改性E-44含量为3.0 wt%时形成了很好的梯度结构,改性E-44在材料/基板界面富集,从而使得上下表面的亲水性差异较大,底表面亲水性更强。进一步借助热重(TG)、力学性能、抗溶剂性能及粘接性能试验等表征了材料的性能。结果表明,该材料具有很好的热稳定性,起始分解温度可以达到245℃;对水、乙醇等强极性溶剂的吸收很少;与钢板等强极性材料有较高的粘接强度;其拉伸强度最大为5 MPa,但断裂伸长率较小。2.有机膦改性EHTPB/PU梯度材料的合成与表征(1)首先以过氧甲酸原位法合成了环氧化端羟基聚丁二烯(EHTPB)。优化了合成工艺条件,采用FT-IR、羟值滴定等手段进行了表征;(2)将端羟基膦酸酯HTPP与EHTPB反应,合成了含磷环氧树脂EHTPB。探讨了工艺条件,并通过FT-IR、环氧值滴定对产物进行了表征;(3)以改性EHTPB、HTPB、聚醚N403和TDI为原料,采用预聚体法合成了一系列配比变化的改性EHTPB/PU复合材料。运用ATR-FTIR、SCA、SEM等研究了材料的组成和结构。分析显示,改性EHTPB在PU基体中以不连续相分布,分散相的尺寸随着改性EHTPB比重的增加而增大。当其含量超过12 wt%后,各组分的含量呈梯度分布,聚氨酯的硬段部分在玻璃基板侧明显富集,从而使底表面亲水性更强。进一步借助热重(TG)分析、力学性能、抗溶剂性能及粘接性能试验等表征了材料的性能。结果表明,材料具有很好的热稳定性、耐溶剂和粘接性能;并且改性EHTPB与HTPB间的相容性较好,材料的综合力学性能较优。