环氧树脂增韧方法的研究进展(3)

　　
碳纳米管增韧环氧树脂是近年来出现的研究课题。YuanxinZhou等[17]使用超声波和高速分散将 纳米碳管加入到环氧树脂中,他认为最佳填充量为 2%,在加入2%纳米碳管时复合材料的弯曲强度提 高了22·3%,拉伸强度提高了11%。
ZhengYaping 等[18]将用EDTA处理过的多层碳纳米管 (MWNTs)加入到环氧树脂中,发现MWNTs可以 很好地分散在基体树脂中。当加入0·6%的 MWNTs时机械强度最好,弯曲强度提高了100%, 弯曲模量提高了58%,冲击强度提高了2倍。王国 建等[19]研究了碳纳米管在环氧树脂中的分散方式 及碳纳米管长度对环氧树脂复合材料力学性能的影 响,并对单壁与多壁碳纳米管分别制备的环氧树脂 复合材料的力学性能进行了分析探讨。短碳纳米管 在环氧树脂中的分散性较好,对环氧树脂复合材料 的增强效果较好。长碳纳米管对提高复合材料的韧 性有利。与长度为50μm时相比,碳纳米管长度为 2μm时制备的环氧树脂复合材料的拉伸强度和弯 曲强度高49·2%和45·3%,但断裂伸长率低33%。 与单壁碳纳米管相比,多壁碳纳米管与环氧树脂的 界面结合力更好,更适于作环氧树脂增韧材料。相 同实验条件下多壁碳纳米管/环氧树脂复合材料的 冲击强度、断裂伸长率和拉伸强度较单壁碳纳米管/ 环氧树脂复合材料可分别提高31%、24%和28%。
7　柔性链固化剂增韧环氧树脂
不论是用橡胶弹性体还是用热塑性树脂改性环 氧树脂,都需要将环氧树脂与改性剂混匀,这无疑给 成型加工带来了一些麻烦,而用含柔性链段的大分 子助剂来增韧环氧树脂则克服了上述缺点。
李坚辉等[20]合成了一系列带有柔性链的环氧 基封端多元醇,作为新型增韧剂改善了增韧剂与环 氧树脂间的相容性,解决了增韧剂长期储存的问题。 由于增韧剂的两端含有环氧基团,与环氧树脂本身 的环氧基团活性基本相同,因而新型增韧剂具有较 高的活性,与环氧树脂配制成胶粘剂后可以在室温 固化的条件下共固化。其中以EM2为增韧剂的胶 粘剂,其20℃剪切强度由空白样的20·18MPa提 高到32·25MPa,剥离强度由空白样的2·4kN·m-1 提高到5·0kN·m-1,高温剪切强度未见下降。王 翔等[21]通过分子结构设计,采用长柔性链段的端氨 基聚醚与端氨基聚氨酯共同作为固化剂固化环氧树 脂,得到了系列环氧树脂弹性体。研究表明,环氧树 脂弹性体冲击韧性可达到52·1kJ·m-2,断裂伸长 率可达到160%,并具有良好的综合性能。修玉英等[22]运用分子设计的方法合成出了端胺基聚氨酯 (ATPU)结构的聚氨酯柔性固化剂,ATPU/EP固 化体系相对于未改性的乙二胺/EP固化体系,其柔 韧性和抗冲击性都有很大提高;ATPU/EP固化物 在热分解后期表现出更好的热稳定性。
8　多种增韧方法并用
近年来出现了将几种增韧方法并用的增韧方 式,如同时使用柔性链固化剂和热塑性树脂增韧环 氧树脂,将纳米粒子加入橡胶/EP或PU/EP体系 等。陶志强等[23]在高耐热的TGDDM/DDS环氧树 脂体系中引入三官能团环氧树脂以及柔性芳香族二 胺作为固化剂,同时通过热塑性树脂增韧,得到的新 型环氧基体树脂体系不但具有高的耐热性能,同时 其拉伸性能和韧性等都较传统的TGDDM/DDS体 系有较大程度的提高,其拉伸强度最高可达81·8 MPa,断裂伸长率提高到3·1%;并且具有较好的工 艺性能。魏明坤等[24]制备了纳米SiO2改性的环氧 树脂/聚氨酯互穿网络纳米复合材料,加入3%的纳 米SiO2后能够得到强度及韧性同时增加的复合材 料。贾庆明等[25]制备了有机蒙脱土修饰的环氧树 脂/聚氨酯互穿网络纳米复合材料,当聚氨醋含量为 25%,蒙脱土含量为3%时,其力学性能优异,拉伸 强度和断裂韧性分别是纯环氧树脂的1·2倍和2·6 倍,是环氧树脂聚氨酯互穿网络的1·4倍和1·3 倍。
9　结语
电气、电子材料及其复合材料的飞速发展,对环 氧树脂的特性要求也越来越高,在增韧的同时不使 其耐热性和模量下降,一直是人们追求的目标。因 此可以预测新的增韧方法将会不断出现,同时,将几 种现有的方法并用也会成为提高环氧树脂韧性的一 种有效途径。