資源描述：
《熱固性樹脂的增韌方法及其增韌機(jī)理》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。
1、第16卷第3期復(fù) 合 材 料 學(xué) 報(bào)Vol.16No.31999年8月ACTAMATERIAECOMPOSITAESINICAAugust1999熱固性樹脂的增韌方法及其增韌機(jī)理 陳 平 張 巖(哈爾濱理工大學(xué)電工材料系,哈爾濱150040)(哈爾濱玻璃鋼研究所,哈爾濱150036)摘 要 系統(tǒng)地論述了通過加入無(wú)機(jī)填料、橡膠彈性體、熱塑性樹脂、熱致性液晶,與熱塑性塑料形成半互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),改變交聯(lián)網(wǎng)的化學(xué)結(jié)構(gòu),控制分子交聯(lián)狀態(tài)的不均勻性等增韌熱固性樹脂的方法。并對(duì)以上幾種增韌方法的機(jī)理及其橡膠彈性體改性增韌的熱固性樹脂體系相分離的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)判據(jù)也進(jìn)
2、行了分析討論。關(guān)鍵詞 熱固性樹脂,韌性,增韌方法,增韌機(jī)理中圖分類號(hào) TQ322 熱固性樹脂是一類具有交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)的高分子化合物。它們一般都具有良好的機(jī)械性能、電學(xué)性能和粘接性能。以膠粘劑、涂料、密封劑、灌封材料和復(fù)合材料用樹脂基體等形式廣泛應(yīng)用于機(jī)械、化工、電子電氣和航空航天等技術(shù)領(lǐng)域中。其中有代表性的是環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂和不飽和聚酯樹脂等。但是熱固性樹脂交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的最大弱點(diǎn)是固化后質(zhì)脆、耐沖擊和應(yīng)力開裂的能力等較差,從而限制了它們?cè)谀承╊I(lǐng)域的推廣應(yīng)用。因此,熱固性樹脂的增韌改性[1]一直是高分子材料專家十分關(guān)注的研究課題,本文系統(tǒng)地論述了目前熱固性樹脂的增
3、韌方法和增韌機(jī)理。1 熱固性樹脂的增韌改性方法 目前熱固性樹脂的增韌改性途徑大致有以下幾種方法。1.1 用剛性無(wú)機(jī)填料,橡膠彈性體、熱塑性樹脂單體和熱致性液晶(TLCP)聚合物等第二相來(lái)增韌改性。1.2 用熱塑性樹脂連續(xù)貫穿于熱固性樹脂網(wǎng)絡(luò)中,形成半互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物(S2IPN)來(lái)增韌改性,有分步法(SIPN)、同步法(SIN)等。這種方法主要是通過熱固性樹脂固化時(shí),形成半互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)。其性能比熱固性樹脂要好得多(當(dāng)然要控制固化條件、相疇尺寸等因素)。1.3 通過改變交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的化學(xué)結(jié)構(gòu)組成(如在交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中引入“柔性段”)以提高網(wǎng)鏈的活動(dòng)能力來(lái)實(shí)現(xiàn)增韌的。1.4 由
4、控制分子交聯(lián)狀態(tài)的不均勻性形成有利于塑性變形的非均勻相結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)增韌。2 熱固性樹脂的增韌機(jī)理2.1 剛性無(wú)機(jī)填料(顆粒)的增塑機(jī)理 眾所周知,任何物質(zhì)要想起到增韌作用,那么這種物質(zhì)在樹脂基體中一方面要誘發(fā)銀紋,同時(shí)銀紋產(chǎn)生時(shí)又要有能力阻止裂紋的擴(kuò)展。對(duì)于未改性的熱固性樹脂基體,在脆性樹脂相進(jìn) 收修改稿、初稿日期:1998204214,1998202225。黑龍江省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目,項(xiàng)目編號(hào)1997B1320復(fù) 合 材 料 學(xué) 報(bào)第16卷行的尖銳裂紋端應(yīng)力集中,故破壞進(jìn)行迅速。在剛性粒子與樹脂粘接性良好的情況下(如果剛性粒子與樹脂粘接不強(qiáng)時(shí),裂紋所穿過的顆粒
5、與裂紋臨近的顆粒會(huì)發(fā)生粒子與基體的界面剝離),這一過程耗能較小,一般可忽略不計(jì)。由于剛性粒子的塑性變形(粘接較強(qiáng))時(shí),拉伸應(yīng)力能有效地抑制裂紋的擴(kuò)展,與此同時(shí)吸收了部分能量,從而起到增強(qiáng)增韌作用,這一過程稱為[2]裂紋釘錨機(jī)制?！ 〔捎脛傂詿o(wú)機(jī)填料改性時(shí),獲得良好增韌效果的條件可以歸納如下:(1)剛性粒子的尺寸(粒度)要適當(dāng);(2)剛性粒子應(yīng)具有適當(dāng)?shù)膹椥阅Ａ?(3)剛性粒子與樹脂基體在界面上要有良好的粘接性能。2.2 橡膠類彈性體的增韌機(jī)理 這一類最常用的是液體橡膠增韌熱固性樹脂體系。橡膠改性劑(彈性體)通常帶有活性端基(如羧基、羥基、氨基等)與熱固性樹脂中的活
6、性基團(tuán)(如環(huán)氧基、羥基等)反應(yīng)形成嵌[3～15]段。在樹脂固化過程中,這些橡膠類彈性體嵌段一般能從基體中析出,在物理上形成兩相結(jié)構(gòu)。這種橡膠增韌的熱固性樹脂的斷裂韌性GIC比起未增韌的樹脂有較大幅度的提高。在這種橡膠增韌的熱固性樹脂體系中,橡膠第二相的主要作用在于誘發(fā)基體的耗能過程,而其本身在斷裂過程中被拉伸撕裂所耗之能一般占有次要的地位。材料的斷裂過程發(fā)生在基體樹脂中,因此增韌最根本的潛力在于提高基體的屈服形變的能力。所以,正確地控制橡膠與熱固性樹脂[16]體系的相分離過程是增韌能否成功的關(guān)健。2.2.1 影響相分離的熱力學(xué)因素及其判據(jù) 對(duì)于聚合物共混體系是形成
7、混溶的均相,還是形成相分離的兩相結(jié)構(gòu),可以用兩相發(fā)生相[17]分離時(shí)的臨界溶度參數(shù)之差值(?DA-DB?)與其共混體系的混合溶度參數(shù)($Dm)來(lái)預(yù)測(cè)。1?22QRT11$Dm=?1?2+1?22MAMB 由上式可見,控制橡膠彈性體的分子量(MB)和選擇其組成,?DA-DB?t=0≤($Dm)t=0成立,在固化到某一時(shí)刻后,使?DA-DB?t=t>($Dm)t=t發(fā)生相分離,其增韌效果較佳。112.2.2 影響相分離的動(dòng)力學(xué)因素及其判據(jù) 眾所周知,熱固性樹脂體系固化反應(yīng)進(jìn)行到一定程度就將發(fā)生凝膠化,它是體系由線型分子向體型交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的臨界轉(zhuǎn)變點(diǎn)。宏觀上伴隨著
