環(huán)氧樹脂的增韌改性

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1、環(huán)氧樹脂增韌改性的研究摘要：介紹了環(huán)氧樹脂通過共聚共混法增韌改性的一些新方法，包括熱塑性樹脂增韌、互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物增韌、熱致液晶聚合物增韌、剛性高分子增韌、核殼結(jié)構(gòu)聚合物增韌等，并分別對(duì)其增韌機(jī)理作了總結(jié)分析。關(guān)鍵詞：環(huán)氧樹脂；增韌；改性Thestudyontougheningmethodsandmechanismofepoxy***********(CollegeofChemistryandChemicalEngineering,Qingdaouniversity,Qingdao266071,China)A

2、bstract:Thenewmethodsoftougheningepoxyresins,includingtoughingusingthermoplasticresin,thermosetliquidcrystalpolymerandcore-shelllatexpolymerandforminginterpenetratingnetworkspolymerwereintroducedandtheirmechanismswasdiscussedaswell.Theothermethodsoftoughen

3、ingepoxyresinswerealsostudied.Keywords:epoxyresin;toughening;modification0引言由于具有良好的力學(xué)性能、粘接能力、化學(xué)穩(wěn)定性、易加工性以及價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，環(huán)氧樹脂被廣泛應(yīng)用于絕緣材料、結(jié)構(gòu)材料、涂料及膠粘劑等領(lǐng)域。但環(huán)氧樹脂也存在質(zhì)脆及韌性不足的缺點(diǎn)，所以在過去的幾十年中，對(duì)環(huán)氧樹脂進(jìn)行增韌改性一直是科學(xué)家們努力的方向，這方面也有很多出色的成果。目前,環(huán)氧樹脂增韌途徑有以下幾種[1]:a.用彈性體、熱塑性樹脂或剛性顆粒等第二相來增韌改性

4、；b.用熱塑性樹脂連續(xù)地貫穿于熱固性樹脂中形成互穿網(wǎng)絡(luò)來增韌改性；c.通過改變交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的化學(xué)結(jié)構(gòu)以提高網(wǎng)鏈分子的活動(dòng)能力來增韌；d.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結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)增韌。近年來國內(nèi)外學(xué)者致力于研究一些新的改性方法，如用耐熱的熱塑性工程塑料和環(huán)氧樹脂共混；使彈性體和環(huán)氧樹脂形成互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物(IPN)體系；用熱致液晶聚合物對(duì)環(huán)氧樹脂增韌改性；用剛性高分子原位聚合增韌環(huán)氧樹脂等。這些方法既可使環(huán)氧樹脂的韌性得到提高，同時(shí)又使其耐熱性、模量不降低，甚至還略有升高。本文擬就近年來環(huán)氧樹

5、脂增韌改性的新方法及其機(jī)理作一介紹。1熱塑性樹脂增韌環(huán)氧樹脂1.1　熱塑性樹脂增韌方法采用熱塑性樹脂改性環(huán)氧樹脂,其研究始于20世紀(jì)80年代。使用較多的有聚醚砜(PES)、聚砜(PSF)、聚醚酰亞胺(PEI)、聚醚醚酮(PEEK)等熱塑性工程塑料，人們發(fā)現(xiàn)它們對(duì)環(huán)氧樹脂的改性效果顯著。這些熱塑性樹脂不僅具有較好的韌性，而且模量和耐熱性較高，作為增韌劑加入到環(huán)氧樹脂中同樣能形成顆粒分散相，它們的加入使環(huán)氧樹脂的韌性得到提高，而且不影響環(huán)氧固化物的模量和耐熱性。嚴(yán)慧積等[2]研究了聚醚多元醇磷酸酯對(duì)環(huán)氧樹脂的增

6、韌改性，以多聚磷酸與聚醚多元醇反應(yīng)制備得到聚醚多元醇磷酸酯，利用聚醚多元醇磷酸酯對(duì)環(huán)氧基團(tuán)的反應(yīng)活性，研究其對(duì)環(huán)氧樹脂一酸酐體系的增韌效果。結(jié)果表明，聚醚在環(huán)氧固化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中析出，形成“海島”結(jié)構(gòu)，通過控制磷酸酯化程度，可以調(diào)控分散相的密度和尺寸，從而使增韌效果最明顯。1.2熱塑性樹脂增韌機(jī)理熱塑性樹脂增韌環(huán)氧樹脂的機(jī)理和橡膠增韌環(huán)氧樹脂的機(jī)理沒有實(shí)質(zhì)性差別，一般仍可用孔洞剪切屈服理論或顆粒撕裂吸收能量理論。但是從實(shí)驗(yàn)結(jié)果看,熱塑性樹脂增韌環(huán)氧樹脂時(shí)，基體對(duì)增韌效果影響較小，而分散相熱塑性樹脂顆粒對(duì)增韌的貢

7、獻(xiàn)起著主導(dǎo)作用。孫以實(shí)等人提出下述橋聯(lián)約束效應(yīng)和裂紋釘錨效應(yīng)，即熱塑性樹脂顆粒對(duì)裂紋擴(kuò)展具有約束閉合作用，它橫架在裂紋面上,從而阻止了裂紋的進(jìn)一步擴(kuò)展，像一座橋?qū)⒘鸭y的兩邊聯(lián)接起來。同時(shí)，橋聯(lián)力還使兩者連接處的裂紋起釘錨作用。1)橋聯(lián)約束效應(yīng)　與彈性體不同,熱塑性樹脂具有與環(huán)氧基體相當(dāng)?shù)膹椥阅Ａ亢瓦h(yuǎn)大于基體的斷裂伸長率,這使得橋聯(lián)在已開裂脆性環(huán)氧基體表面的延性熱塑性顆粒對(duì)裂紋擴(kuò)展起約束閉合作用。2)裂紋釘錨效應(yīng)　顆粒橋聯(lián)不僅對(duì)裂紋前緣的整體推進(jìn)起約束限制作用，分布的橋聯(lián)力還對(duì)橋聯(lián)點(diǎn)處的裂紋起釘錨作用，從而使

8、裂紋前緣呈波浪形的弓形狀。2互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物增韌環(huán)氧樹脂2.1　互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物增韌改性方法國內(nèi)外對(duì)環(huán)氧樹脂的互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物體系進(jìn)行了大量的研究，其中包括：環(huán)氧樹脂-丙烯酸酯體系、環(huán)氧樹脂-聚氨酯體系、環(huán)氧樹脂-酚醛樹脂體系和環(huán)氧樹脂-聚苯硫醚體系等[3]。主要表現(xiàn)在環(huán)氧樹脂增韌后，不但沖擊強(qiáng)度提高,而且拉伸強(qiáng)度不降低或略有提高，這是一般增韌技術(shù)無法做到的。于浩等[4]對(duì)同步法制造的環(huán)氧樹脂/聚氨酯(EP/PUR)I