环氧树脂的增韧改性

环氧树脂增韧改性的研究。选择：介绍了通过共聚共混改性环氧树脂增韧、互穿网络聚合物增韧、热诱导液晶聚合物增韧、刚性聚合物增韧、核壳聚合物增韧等增韧方法，并分别对其增韧机制进行了总结分析。关键词：环氧树脂；加强修正the study on toughen ing methods and mechanism of epoxy* * * * * * * * * * * *(college of chemistry and chemical engineering，Qingdao university，Qingdao，China)abstract : the new methods of toughen ing epoxy resins，including tough ing using thermoplastic resin，Thermoset liquid crystal pololsthe other methods of toughen ing epoxy resens were alsoStudied。Key words: epoxy resinTougheningModification0简介环氧树脂具有机械性能、附着力、化学稳定性、可加工性和低廉价格等优点，因此广泛应用于绝缘材料、结构材料、涂料和粘合剂。但是环氧树脂也有质量脆、韧性差的缺点，因此，由于环氧树脂的增韧改性是科学家们过去几十年努力的方向，因此也有很多好的结果。目前，加强环氧树脂的方法有1:A.第二相强化变形，例如弹性体、热塑性树脂或刚性粒子；B.通过热固性树脂连续形成互穿网络，加强变质；C.通过改变交联网络的化学结构提高网状分子的活动能力来加强；D.为了加强，控制有助于塑性变形的非均匀结构的分子交联状态的不均匀性。近年来，国内外学者致力于研究几种新的修改方法，如耐热热塑性工程塑料和环氧树脂共混。使弹性体和环氧树脂形成互穿网络聚合物(IPN)系统。用热塑性液晶聚合物增韧环氧树脂；用硬聚合物原位聚合增强环氧树脂。这种方法提高了环氧树脂的韧性，同时耐热性、系数没有下降，甚至略有增加。本文想介绍近年来环氧树脂增韧改性的新方法及其机理。1热塑性塑料增强环氧树脂1.1热塑性塑料强化方法利用热塑性树脂改性环氧树脂的研究始于20世纪80年代。结果表明，使用了多种热塑性工程塑料，如乙醚砜(PES)、聚砜(PSF)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚醚酮(PEEK)，对环氧树脂的改性效果显着。这种热塑性树脂不仅韧性好，而且具有良好的系数和耐热性，作为增强剂添加到环氧树脂中，形成颗粒分散相，提高了环氧树脂的韧性，不影响环氧固化剂的系数和耐热性。研究了姆惠乘积等2醚多元醇磷酸的环氧树脂增韧改性，对聚磷酸和聚醚多元醇反应制备聚醚多元醇磷酸酯，利用聚醚多元醇磷酸酯对环氧基团的反应活性，研究了对环氧-酸酐体系的增韧效果。结果聚醚从环氧固化网络结构中析出，形成“岛”结构，通过调节磷酸酯化程度，调节分散相密度和大小，增韧效果最明显。1.2热塑性树脂强化机理热塑性树脂增强环氧树脂的机制和橡胶增强环氧树脂的机制没有太大区别，通常可以通过孔剪切屈服理论或颗粒撕裂吸收能量理论。但是从实验结果来看，热塑性塑料加强环氧树脂时基体对强化效果影响不大，分散相热塑性塑料颗粒对强化的贡献占主导地位。手、李实等有教联约束效果和裂纹钉锚效应，即热塑性树脂粒子对裂纹扩展有约束封闭效果，横放在裂纹表面，防止裂纹进一步扩大，好像一条腿连接裂纹的两侧。同时，桥力还起到了钉住两个连接处裂缝的锚的作用。(1)桥梁约束效果不同于弹性模量和断裂伸长率远远大于环氧基体的弹性模量，脆性环氧基体表面的韧性热塑性塑料颗粒对裂纹扩展起到约束封闭作用。(2)裂纹钉锚效应粒子桥不仅对裂纹尖端整体推进起约束限制作用，而且分布桥力对桥梁连接点的裂纹起钉锚作用，使裂纹尖端呈波状弓形。2互穿网络聚合物增强环氧树脂2.1互穿网络聚合物增强改性方法广泛研究了国内外环氧树脂互穿网络聚合物系统，包括环氧-丙烯酸酯系统、环氧-聚氨酯系统、环氧-酚醛树脂系统和环氧-聚苯硫醚系统3。主要是环氧树脂强化后冲击强度提高，拉伸强度不减少或略有增加，所以不能用一般的强化技术进行。研究了用允浩等4同步法制造的环氧树脂/聚氨酯(EP/PUR)IPN，结果显示，EP/PUR比(质量比)为90/10时，IPN系统剪切强度、拉伸强度最大，冲击强度在95/5质量比中最高。研究了不同聚合物组成对IPN特性的影响，认为双酚a环氧树脂形成EP/PUR最佳，热稳定性高于EP和PUR。油竞争初等5原位聚合利用刚性PU制备改性环氧树脂的研究。在固化系统中，刚性PU很少使用的情况下，刚性分子可以均匀分布在环氧基体中，形成分子复合物，类似于半互穿网络，可以加强基体，提高基体的抗拉强度，防止裂纹，增加基体的韧性。2.2 IPN增强机制互穿网络聚合物是两种或多种交联网状聚合物相互穿透并缠绕形成的聚合物混合物，其特点是一种材料不规则地穿透另一种材料，起到“强制包含”和“协同”的作用。影响IPN性能的主要因素包括网络互穿、组件比例、交联程度、整体互穿IPN远远高于反互穿IPN的性能。如果IPN的橡胶相成分太大，则拉伸强度、剪切强度、弯曲强度都将急剧下降，强化效果也将下降。适当的交联可以获得最佳的机械特性，不仅大大增加了韧性，还增加了拉伸强度。但是交联含量过高不利于提高硬化物的韧性。因为网络链太短，对外力的变形不好，吸收冲击会减少。3热塑性液晶聚合物增强环氧树脂3.1热致液晶聚合物增强改性方法液晶聚合物(LCP)包含大量刚性中间晶体元素和一定数量的柔性间隔段，结构特性决定了比普通聚合物更好的物理力学性能和耐热性。它提供的拉伸强度是eta、PC的3倍、PE的6倍、200 MPa的20倍、PC和PEK的8.5倍。LCP还有另一个重要特性，该特性在加工时受剪切力作用，形成纤维相结构，从而产生高自增强效果。因此，热塑性液晶聚合物(TL-CP)和环氧树脂共混时，在提高韧性的同时，弯曲系数保持不变，Tg稍高，硬化体为两相结构。LCP在环氧基体中分散成原纤维，提高材料在应力下的韧性。LCP使用的量比热塑性工程塑料少25%到30%，并且具有相同的强化效果。梁伟荣等10是导热LCD聚合物KU9221，增强了e-51，在e-51树脂中加入KU9221的2%4%，硬化冲击强度提高了约2倍，提高了弹性系数和耐热性。瑶烷等11发现，环氧树脂中少量的对羟基苯甲酸-共对苯二甲酸乙二醇酯(LCP)可以起到分散相的作用，大大提高固化剂Tg附近的伸长率。此时，LCP在固化物中呈微相分散，类似于分子复合物的强化效果。3.2热致液晶聚合物的增强机理热塑性液晶聚合物的增韧环氧树脂的机理主要是裂钉锚固机理6。如上所述，TLCP作为第二相(刚度接近矩阵)，其本身具有较高的韧性和断裂伸长率，如果第二相体积分数适当，则可能产生裂纹钉锚强化效果。也就是说，TLCP粒子对裂纹扩展有约束阻止作用，横跨波截面，防止裂纹变大，就像一条腿连接裂纹的两侧一样，而咬合力防止两个连接点的裂纹变大。稍有TLCP原始纤维可以防止裂纹，提高脆性矩阵的韧性，而不会降低材料的耐热性和刚度。4硬聚合物增强环氧树脂为了将初始生态刚性聚合物均匀分布在刚性树脂基体中，采用原位聚合技术获取准分子水平的复合强化特性，是探索变形脆性聚合物获得高强度高韧性聚合物的新方法。张影等7研究了聚丙烯酰胺(PNM)对环氧树脂和颗粒填充环氧树脂的变形效果，添加了约5%的PNM，环氧树脂的抗拉强度为50.91 MPa纯环氧树脂和颗粒填充(30%)环氧树脂的69.21 MPa，分别为94.25 MPa和91.85mpa断裂韧性从纯环氧树脂的0.83 J/m2和填充颗粒的环氧树脂的0.72 J/m2分别增加到1.86 J/m2和1.98 J/m2，其他特性也有很大的改善。In situ toughening是热固化树脂交联网络，通过两阶段反应，分子质量在交联后分布为双峰，树脂韧性可以是传统树脂韧性的2-10倍。其强化机制可能是由于形成的固化交联网的不均匀性，形成了微观不均匀的连续结构而形成的。这种结构在力学上有利于材料的塑性变形，韧性好。五核-壳聚合物增强环氧树脂公模仁-薄壳latex polymer (cslp)透过乳液聚合两个或多个单体，以指示聚合物复合粒子的种类。粒子内部和外部分别浓缩了不同的成分，显示了特殊的双层或多层结构，细胞核和壳体各有不同的功能，控制了粒子大小和CSLP变形的环氧树脂，可以达到显着的强化效果。与传统橡胶增强方法相比，不合格的CSLP与环氧树脂混合以获得良好效果的同时，Tg基本保持不变，利用兼容性的CSLP可以获得更好的效果8。核壳聚合物改性环氧树脂胶粘剂，可以减少内部应力，提高粘结强度和冲击性。张明瑶等9 PnBA/PMMA核壳增强剂对环氧树脂力学性能影响的冲击实验结果表明，添加30份增强剂后，环氧树脂的冲击强度有了很大提高，破坏方法由脆性破坏转变为韧性破坏。在无水硬化系统中，冲击强度约为32倍，超过ABS等工程塑料，在Moca硬化系统中，冲击强度几乎为7倍。6结论随着电、电子及其复合材料的迅速发展，环氧树脂正从通用产品向功能性高附加值产品系列转变。由于这种发展趋势，对加强机制的研究越来越深入，对加强机制的研究为寻找新的加强方法提供了理论依据，可以预计新的加强方法和加强剂将继续出现。参考文献：1薛叔公、张威、侯威国。环氧树脂增韧新方法和增韧机理的研究J。热固性树脂，2005，20(5)，36-40。2晏惠姬，李文彬，李欣。聚醚多元醇磷酸增强改性环氧树脂研究J。涂料行业，2012，42(9)。3乳弧环氧树脂的共混增韧改性研究J。热固性树脂，1996，11(1): 13；11(2): 8；11(3): 9。4Hsieh k h . study on development of toughen ing epoxy resin esj。polymsci，part b : polymer physics，1990，28 (5) : 623。5柳庆。硬质聚氨酯/环氧树脂分子复合材料的制备及性质J。高分子材料科学与工程，2000，16 (4): 151-154。6陈平。环氧树脂M。北京：化学工业出版社，