环氧树脂增韧方法的研究进展(2)

　　
杨小王等[7]研究了液晶环氧预聚物(PHQEP) 增韧改性环氧树脂固化体系的力学性能。结果表 明,加入PHQEP的环氧固化体系,韧性和热稳定性 都有很大的提高。当PHQEP含量为5%时,环氧固 化物的韧性提高了2·6倍,热失重温度提高了15 ℃。PrakaipetchPunchaipetch等[8]将液晶DGE- DHBP加入到双酚F环氧树脂中,结果显示DGE- DHBP的加入提高了环氧树脂的玻璃化转变温度, 在不降低环氧树脂模量的同时增加了它的韧性。当 加入的DGE-DHBP为10%时在应力-应变曲线 上出现最大值。
4　互穿聚合物增韧环氧树脂
互穿聚合物网络增韧是由2种或2种以上交联 网状聚合物相互贯穿,缠结形成的聚合物混合物,其 特点是一种材料无规则地贯穿到另一种材料中去, 起着“强迫包容”和“协同效应”的作用。 徐伟箭等[9]制备了新型二氧化双环戊二烯环 氧树脂(DCPDE)/聚氨酯(PU)互穿网络聚合物 (DCPDE/PUIPNs)。结果表明,互穿聚合物网络的 形成,提高了二氧化双环戊二烯环氧树脂的弯曲强 度、附着力和耐冲击性。增韧改性后的环氧树脂比 改性之前的环氧树脂呈现明显的两相结构。S·P· Lin等[10]合成了一批聚氨酯和双酚A的互穿网络 聚合物(PU/DGEBA-g-IPN),在研究中,环氧树 脂的拉伸和缺口冲击强度随着PU/DGEBA-g- IPN体系中聚氨酯含量的增加而增加,但环氧树脂 的弯曲强度和剪切强度却随之降低。
5　超支化聚合物增韧环氧树脂
超支化聚合物是近10多年才出现的一种新型 高分子材料,它是一种以低分子为生长点,通过逐步 控制重复反应而得到的一系列分子质量不断增长的 结构类似的化合物。超支化环氧化合物能有效地增 韧EP,有两个很重要的机理:即化学诱导相分离和 粒子空穴化。目前,超支化聚合物改性环氧树脂的 研究已有不少报道。但是超支化聚合物的工业化推 广应用还存在诸多问题尚未解决。
王孝科等[11]利用丁二酸酐对端羟基超支化聚酯的端基进行改性,得到新的端羧基超支化聚酯 (CHBP),并将其用于环氧树脂体系的增韧。CHBP 质量分数为15%时,固化物的冲击强度可达18·2 kJ·m-2,拉伸强度64·86MPa,玻璃化温度从100 ℃提高到106℃左右,在满足增韧环氧树脂的同时 不降低其耐热性的要求。DaohongZhang等[12]合成 芳香族超支化环氧树脂HTDE-2,并将HTDE-2 加入到双酚A型环氧树脂E51中,当HTDE-2含 量为9%时,冲击强度和断裂韧性分别是E51的 3·088倍和1·749倍,此外,拉伸强度和弯曲强度分 别提高了20·7%和14·2%,但是也引起玻璃化转变 温度和热分解温度的下降。PawelG·Parzuchowski 等[13]合成了一种末端为五元环的环碳酸酯基超支 化增韧剂。当用胺类固化剂时,这种增韧剂可以降 低环氧树脂的粘度,并增加环氧树脂固化物的冲击强度。
6　无机纳米粒子增韧环氧树脂
无机纳米粒子可以同时增强、增韧环氧树脂。 纳米粒子的比表面积大,粒子与高分子链发生物理 或化学结合的机会多,因而与基体接触面积增大,粒 子与基体间的界面粘结可以承受更大的载荷,从而 达到既增强又增韧的目的。但是纳米粒子容易发生 团聚,成为影响复合材料性能的关键。因此,纳米粒 子的团聚成为这一研究领域的一个急需解决问题。 李朝阳等[14]通过高剪切分散和催化剂催化相 结合的方法,使纳米SiO2粒子与环氧树脂发生化学 键接,制得纳米SiO2改性环氧树脂,较大地提高了 环氧树脂的拉伸强度、断裂伸长率,使环氧树脂柔韧 性增强,且耐蚀性也有所提高。ChenggangChen 等[15]用粒径12nm的球型SiO2粒子加入到环氧树 脂中,用TEM和USAXS可以确定加入25%的 SiO2粒子仍可以很好地分散在基体里。填充量大 于10%时拉伸模量增加25%,断裂韧性增加30%, 固化温度和玻璃化转变温度随SiO2粒子填充量的 增加成比例降低。ByungChulKim等[16]将炭黑和 纳米粘土加入到环氧树脂中,在室温(25℃)和低温 (-150℃)下测量断裂韧性。结果发现,在室温下 加入3%的炭黑可以提高断裂韧性值KIc值23%, 而加入0·5%的纳米粘土就可提高KIc值20%,当 加入的纳米粘土为3%时KIc值提高了50%。但是 在低温下纳米粒子的加入却降低了环氧树脂的断裂韧性。