环氧树脂增韧方法的研究进展

环氧树脂增韧方法的研究进展
李　冰
(桂林工学院,广西桂林　541004)
摘要：综述了环氧树脂增韧方法的研究进展,包括橡胶、热塑性树脂、液晶聚合物、互穿聚合物、超支化聚合 物、无机纳米粒子、柔性链固化剂等环氧树脂的增韧方法。
关键词：环氧树脂;增韧;研究进展
中图分类号：TQ323·5　文献标识码:A　文章编号:1671-9905(2009)03-0029-04
环氧树脂优良的物理机械和电绝缘性能,与各 种材料的粘接性能,以及其使用工艺的灵活性是其 他热固性树脂所不具备的,因此它能制成涂料、复合 材料、浇铸料、胶粘剂、模压材料和注射材料,在国民 经济的各个领域中得到广泛的应用[1]。但环氧树 脂固化后存在韧性不足、耐冲击性较差和容易开裂 等缺点,因此环氧树脂的增韧改性一直是科研人员 的研究热门课题。本文主要综述了橡胶、热塑性树 脂、液晶聚合物、互穿网络聚合物、超支化聚合物、无机刚性粒子、柔性链固化剂等环氧树脂增韧方法的研究进展。
环氧树脂增韧的方法大致有以下几种:
(1)加入物质作为第二相来增韧环氧树脂。如 橡胶、热塑性树脂、液晶聚合物、互穿网络聚合物、超 支化聚合物、无机刚性粒子等,这些物质可以以颗粒 或粒子的形式存在于环氧树脂中,也可以与环氧树 脂形成互穿网络。解决好两相之间的界面粘接性是 非常重要的,一些物质通常带有可与环氧树脂反应 的活性基团,如羟基、羧基、氨基等,以增强与环氧树 脂的结合。对于无机粒子则通常使用偶联剂来获得 良好的界面粘接性。
(2)通过改变环氧树脂交联网络的化学结构来 增韧环氧树脂。如加入带有柔性链段的固化剂。这 些柔性链段可以增加网链分子的活动能力,可能得 到较理想的增韧效果。
1　橡胶增韧环氧树脂
橡胶增韧环氧树脂是较早用于增韧环氧树脂的 一种方法。其增韧机理主要是“银纹-钉锚”机理和 “银纹-剪切带”机理。与其它橡胶相比,端羧基丁 腈橡胶最为有效[2]。但是橡胶弹性体在增韧环氧树脂的同时往往会导致其模量和耐热性的下降。 韩静[3]等采用溶液聚合法合成了以丙烯酸丁 酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸缩水甘油酯为主链的液体橡 胶,将其用于增韧改性环氧树脂/间苯二甲胺(EP 828/mXDA)体系。当丙烯酸酯液体橡胶质量分数 为15%时,共混物中海岛相区的尺寸为1μm左右, 共混体系的冲击强度增加151·8%,玻璃化温度下 降11·3℃,可以较大程度提高其韧性,同时其耐热 性基本保持不变。GarimaTripathi[4]等用不同重量 比(0%~25wt%)的CTBN增韧环氧树脂DGEBA/ CAE(mixedin3∶1ratio)体系,并用DDS固化,当 CTBN达到15wt%时,拉伸、弯曲和冲击强度等力 学性能达到最佳,韧性最好。
2　热塑性树脂增韧环氧树脂
采用热塑性树脂改性环氧树脂,其研究始于20 世纪80年代。加入热塑性树脂可使环氧树脂的韧 性得到提高,而且不影响环氧固化物的模量和耐热 性。热塑性树脂增韧环氧树脂的机理一般可用孔洞 剪切屈服理论或颗粒撕裂吸收能量理论来描述。 胡兵[5]用聚醚醚酮改性环氧树脂,在改性材料 的韧性有所提高的同时,压缩强度、马丁耐热都没有 降低。从断裂面的形态来看,属于韧性断裂。当聚 醚醚酮的加入量为6%时,韧性最好,达到19·1kJ· m-2,比纯的环氧树脂增加了107·6%。R·M· Perez[6]等将一种新型含磷聚砜(P-PSu)作为阻燃 剂和增韧剂用于DGEBA/DDS固化体系,发现加入 20%P-PSu,可提高环氧树脂体系断裂强度20%。
3　液晶增韧环氧树脂
液晶环氧树脂融合了液晶有序与网络交联的优点。液晶聚合物增韧环氧树脂的机理主要是裂纹钉 锚作用机制。与热塑性树脂增韧环氧树脂相比较, 获得相同增韧效果,热致液晶聚合物用量要远远少 于热塑性树脂。但液晶造价高,熔点高,在基体内分 布不均匀。