热固性树脂的增韧改性研究进展

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热固性树脂的增韧改性研究进展

热固性树脂的增韧改性研究进展

热固性树脂的增韧改性研究进展摘要:综述了国内外近年来通过采用刚性粒子、橡胶弹性体、热塑性树脂、形成互穿聚合物网络及热致液晶聚合物等手段对热固性树脂进行增韧改性的研究进展,并对各自的增韧机理进行了简单的分析。

同时指出了目前热固性树脂增韧改性技术存在的问题及发展趋势。

关键词:热固性树脂;增韧;刚性粒子;橡胶弹性体;热塑性树脂;互穿网络;热致液晶聚合物1.引言热固性树脂是指在加热、加压下或在固化剂、紫外光作用下,进行化学反应,交联固化成为不溶不熔物质的一大类合成树脂。

这种树脂在固化前一般为分子量不高的固体或粘稠液体;在成型过程中能软化或流动,具有可塑性,可制成一定形状,同时又发生化学反应而交联固化;有时放出一些副产物,如水等。

此反应是不可逆的,一经固化,再加压加热也不可能再度软化或流动;温度过高,则分解或碳化。

该树脂一般都具有良好的力学性能、电性能及粘结性能,它们以胶粘剂、涂料、灌封材料和复合材料等形式广泛应用于机械、电子电气、航空航天等技术领域中。

其中具有代表性的有环氧树脂、酚醛树脂、不饱和树脂和双马来酰亚胺树脂等。

但是热固性树脂交联网状结构的最大弱点是固化后质脆、耐冲击和应力裂纹的能力较差,塑性变形受到约束,从而限制了它们在某些领域中的应用[1-2]。

因此热固性树脂的增韧改性研究一直是十分引人关注的课题。

热固性树脂通常是均相脆性的材料,而增韧后的热固性树脂通常是多相的体系,当刚性无机粉体填料、弹性体、热塑性树脂等适当地分散在热固性树脂基体中时,断裂能或韧性会大大提高。

2.刚性无机粒子填充改性刚性粒子增强高聚物须具备以下几个条件:⑴分散粒子的尺寸及尺寸分布恰当;⑵粒子与树脂基体界面结合良好,以利于应力传递;⑶基体具有一定的韧性。

满足这些条件以后,由于刚性粒子的存在,当材料受到外力时,会产生应力集中效应,粒子引发大量银纹,迫使粒子周围的基体产生塑性形变,吸收大量冲击能。

同时,刚性粒子的存在也能阻碍银纹的发展,钝化、终止银纹,同样起到增韧效果,良好的界面粘合是材料具有较好的力学性能的保证。

CTBN增韧改性热固性树脂研究进展

CTBN增韧改性热固性树脂研究进展

CTBN增韧改性热固性树脂研究进展刘乃亮;齐暑华;理莎莎;吴利敏;鲁惠玲【摘要】综述了活性液体端羧基丁腈橡胶(CTBN)增韧热固性树脂的优势和增韧机理,分别介绍了CTBN在环氧树脂、酚醛树脂、氰酸酯树脂(CE)和双马来酰亚胺树脂(BMI)增韧改性方面的研究现状,分析了目前CTBN增韧热固性树脂存在的问题,并指出了今后增韧体系研究的发展方向.【期刊名称】《中国塑料》【年(卷),期】2011(025)003【总页数】7页(P18-24)【关键词】液体端羧基丁腈橡胶;增韧;环氧树脂;酚醛树脂;氰酸酯树脂;双马来酰亚胺树脂【作者】刘乃亮;齐暑华;理莎莎;吴利敏;鲁惠玲【作者单位】西北工业大学理学院应用化学系,陕西,西安,710129;西北工业大学理学院应用化学系,陕西,西安,710129;西北工业大学理学院应用化学系,陕西,西安,710129;西北工业大学理学院应用化学系,陕西,西安,710129;西北工业大学理学院应用化学系,陕西,西安,710129【正文语种】中文【中图分类】TQ323.5环氧树脂、酚醛树脂、BMI以及 CE等都是常用的热固性树脂,这类热固性树脂都有刚性大、硬度高、耐高温等优点,这是因为树脂固化后,分子间产生交联,形成网状结构,阻碍了分子链的运动,但是这种结构也决定了树脂的脆性较大,因此,常采用增韧剂对树脂进行增韧改性。

其中橡胶类活性增韧剂是研究较多的热固性树脂增韧剂,主要包括CTBN、端羟基丁腈橡胶、聚硫橡胶、聚氨酯橡胶和端羟基硅橡胶等,其中增韧效果最好的是CTBN。

CTBN是分子链末端带有—COOH活性官能团的遥爪聚合物,分子式如式(1)所示,具有橡胶类材料较好的韧性,而且室温下可以流动。

由于活性官能团的存在,CTBN可以直接参与树脂固化反应,并形成橡胶微区而产生增韧效果。

CTBN增韧热固性树脂时,要先通过共混的方法溶于树脂,在树脂固化过程中,CTBN 逐渐析出形成橡胶颗粒,这些橡胶颗粒分布在固化后的树脂中,与树脂形成“海-岛结构”,这一过程被称为原位分相过程。

热塑性树脂增韧环氧树脂复合材料研究进展

热塑性树脂增韧环氧树脂复合材料研究进展

热塑性树脂增韧环氧树脂复合材料研究进展
李璇蕊;郑婷;王晓东;张晓红;乔英杰
【期刊名称】《哈尔滨工程大学学报》
【年(卷),期】2024(45)4
【摘要】为了解决环氧树脂固化导致严重脆弱,低韧性和恶劣的内冲击性缺点,在特定范围内限制适用的问题,本文通过整理近年来环氧树脂增韧的相关文献,研究了热塑性树脂的改性方法和改性后界面情况的进展,对聚砜、聚醚砜、聚醚醚酮、聚酰亚胺等热塑性树脂增韧环氧树脂研究现状进行了分析。

研究发现:热塑性树脂增韧环氧树脂的共混体系从均相状态到高交联结构的固定相形态,这种转变极大程度提高了材料的性能。

【总页数】11页(P808-818)
【作者】李璇蕊;郑婷;王晓东;张晓红;乔英杰
【作者单位】哈尔滨工程大学材料科学与化学工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TB332
【相关文献】
1.环氧树脂增韧方法及增韧剂的研究进展
2.颗粒增强、增韧环氧树脂基复合材料制备研究进展
3.液态成型环氧树脂基复合材料增韧研究进展
4.碳纤维/环氧树脂基复合材料增韧改性研究进展
5.热塑性树脂增韧环氧树脂及其在航空航天中的应用
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纳米粒子改性热固性树脂的研究进展

纳米粒子改性热固性树脂的研究进展

纳米粒子改性热固性树脂的研究进展(中北大学材料科学与工程学院山西太原030051)摘要:热固性树脂是常用树脂的一大类,随着纳米技术的发展,纳米粒子改性热固性树脂基纳米粒子/热固性树脂复合材料的研究已经比较多,本文介绍了纳米粒子改性热固性树脂的制备方法和应用研究进展。

关键词:纳米粒子;蒙脱土;碳纳米管;热固性树脂;改性;进展。

前言热固性树脂包括环氧树脂、不饱和聚酯树脂、酚醛树脂、氨基树脂、聚氨酯树脂等。

热固性树脂在固化后,由于分子间交联,形成网状结构,因此刚性大、硬度高、耐温高、不易燃、制品尺寸稳定性好,但性脆。

因而绝大多数热固性树脂在成型为制品前,都加入各种增强材料,如木粉、矿物粉、纤维或纺织品等使其增强,制成增强复合材料。

而近年来,随着复合材料与纳米材料的发展,人们逐渐开始研究纳米材料对热固性树脂的改性。

─────────────由于纳米材料的表面非配对原子多,可与树脂发生物理或化学结合,增强粒子与基体的界面结合,从而可承受一定的载荷,既增强又增韧。

常用的改性纳米粒子主要是无机纳米粒子,如SiO₂、TiO₂、A12O3等,另外还有纳米橡胶改性及纳米碳管碳纳米管(Carbon nanotubes,CNTs),蒙脱土等。

改性的对象也包括了环氧树脂[1-4]、不饱和聚酯树脂[5]、酚醛树脂[6]、氰氨酯[7]等本文将从改性机理和改性方法对材料的影响两方面对纳米粒子改性热固性树脂复合材料展开论述。

1.纳米粒子的结构特性及表面处理纳米粒子是由数目极少的原子或分子组成的原子群或分子群,具有特殊的小尺寸和表面效应,从而有利于增加其与环氧树脂之间的混溶性。

由扩散理论可知,粘合强度主要决定于两种物质间的混溶性。

混溶性越大,粘合强度越好。

纳米粒子的表面效应使纳米粒子的比表面积、表面能及表面结合能迅速增大,表明原子的增多,原子配位不满及较高的表面能,产生了许多缺陷而呈现很高活性,也产生一系列其他导致强度增大的化学及物理作用,从而有益于环氧树脂的键合。

环氧树脂增韧改性技术的研究进展

环氧树脂增韧改性技术的研究进展
者 问有 相互 牵 引作用 , 基体 有一定 的定 向趋势 , 使
3 刚性纳 米粒 子增韧 环氧树 脂 利用 化 学 、物 理 方法 ,在 环氧 树脂 中引人 细
有 比原来 较好 的拉 伸 强度 : 同时体 系形成 刚 柔相
问、密 度较 高的 网络 ,提高 了冲击 强度 。 张 宏 元 等 l合 成 了 一 种 侧 链 型 液 晶聚 合 物 5 】
树 脂粘接 性 强度 高 ,电绝缘 性优 良,机械 强度 高, 收缩 率低 ,尺 寸稳定 ,耐化 学试 剂 以及 加 工性 良
好 。总之环 氧树 脂 具有优 良的综 合性 能 ,因而 在
中,而 导致材料 模量 和玻璃 化温 度 的下 降。
武渊 博等 【 用端 环氧 基丁腈 橡胶 ( T N) 1 1 采 EB 对环 氧 树脂 进行 增韧 ,研 究 了增 韧环氧 树 脂浇注
有 序 、深度 分 子交 联 的聚合 物 网络 ,它 融合 了液 晶有序 与 网络 交联 的优 点 ,具有 更高 的力 学性 能 和 耐热 性 。 L P增韧 环氧树 脂 是通过 原位复 合 的 TC 方法 来 实施 的 , 其机 理可概括 为银 纹一 剪切带 的银
但液氮 温度 下可 使冲 击韧性 增加 5%。液 氮温 度 9
析 ( C)和 偏光 显微镜 ( O )对聚合 物 结构 DS PM 和液 晶性 能进行 表 征 ,探 讨其 对环 氧 树脂共 混 物 力学 性 能的影 响 , 并分 析共混 物 的微 相分 离结 构 。 结果 表 明, T 1 固化剂 时 , L P对环 氧树脂 用 3作 SC
有较 好 的增 强增 韧效 果 ,在 强度和 玻璃 化温 度不 降低 的情 况 下 ,断裂伸 长 度 比未 改性 固化物 最大 提高 26倍 ,但用 三 乙醇胺作 固化 剂 时,S C . L P对

热固性树脂的增韧方法及其增韧机理

热固性树脂的增韧方法及其增韧机理

第16卷1999年 第3期8月复 合 材 料 学 报A CTA M A T ER I A E COM PO S ITA E S I N I CA V o l .16 N o.3A ugust 1999 收修改稿、初稿日期:1998204214,1998202225。

黑龙江省自然科学基金资助项目,项目编号1997B 13热固性树脂的增韧方法及其增韧机理 陈 平 张 岩(哈尔滨理工大学电工材料系,哈尔滨150040) (哈尔滨玻璃钢研究所,哈尔滨150036)摘 要 系统地论述了通过加入无机填料、橡胶弹性体、热塑性树脂、热致性液晶,与热塑性塑料形成半互穿网络结构,改变交联网的化学结构,控制分子交联状态的不均匀性等增韧热固性树脂的方法。

并对以上几种增韧方法的机理及其橡胶弹性体改性增韧的热固性树脂体系相分离的热力学和动力学判据也进行了分析讨论。

关键词 热固性树脂,韧性,增韧方法,增韧机理中图分类号 TQ 322 热固性树脂是一类具有交联网络状结构的高分子化合物。

它们一般都具有良好的机械性能、电学性能和粘接性能。

以胶粘剂、涂料、密封剂、灌封材料和复合材料用树脂基体等形式广泛应用于机械、化工、电子电气和航空航天等技术领域中。

其中有代表性的是环氧树脂、酚醛树脂和不饱和聚酯树脂等。

但是热固性树脂交联网络结构的最大弱点是固化后质脆、耐冲击和应力开裂的能力等较差,从而限制了它们在某些领域的推广应用。

因此,热固性树脂的增韧改性一直是高分子材料专家十分关注的研究课题[1],本文系统地论述了目前热固性树脂的增韧方法和增韧机理。

1 热固性树脂的增韧改性方法 目前热固性树脂的增韧改性途径大致有以下几种方法。

1.1 用刚性无机填料,橡胶弹性体、热塑性树脂单体和热致性液晶(TL CP )聚合物等第二相来增韧改性。

1.2 用热塑性树脂连续贯穿于热固性树脂网络中,形成半互穿网络聚合物(S 2IPN )来增韧改性,有分步法(S IPN )、同步法(S I N )等。

环氧树脂改性研究进展

环氧树脂改性研究进展

综合实践环氧树脂改性研究进展专业:高分子材料与工程班级:高分子092学号:姓名:欧丽丽日期:2012,6,1环氧树脂改性研究进展摘要:环氧树脂是泛指分子中含有两个或两个以上环氧基团的有机高分子化合物,除个别外,它们的相对分子质量都不高。

环氧树脂的分子结构是以分子链中含有活泼的环氧基团为其特征,环氧基团可以位于分子链的末端、中间或成环状结构。

由于分子结构中含有活泼的环氧基团,使它们可与多种类型的固化剂发生交联反应而形成不溶、不熔的具有三向网状结构的高聚物。

环氧树脂是一种综合性能优良的热固性树脂,但其韧性不足,耐热性能也较低,耐冲击损伤差。

文章介绍了改性环氧树脂的几种方法,并且对核壳乳胶粒子改性环氧树脂做了详细介绍。

关键词:改性;环氧树脂1:概述:环氧树脂具有优异的粘接性能、耐磨性能、机械性能、电绝缘性能、化学稳定性能、耐高低温性能以及收缩率低、易加工成型和成本低廉等优点。

在胶粘剂、电子仪表、航天航空、涂料、电子电气绝缘材料以及先进复合材料等领域得到广泛应用。

但由于纯环氧树脂固化物具有较高的交联结构,存在易发脆和抗冲击韧性差等缺点,难以满足工程技术的使用要求,限制了环氧树脂工业的发展。

目前,环氧树脂可以通过无机刚性填料、橡胶弹性体、热塑性塑料、核壳聚合物、热致液晶聚合物、纳米材料等进行增韧。

也有最新资料表明,用超支化聚合物对环氧树脂进行增韧已取得良好的效果。

2:环氧树脂的改性方法:2.1:有机硅树脂改性环氧树脂醚酰亚胺改性四官能团EP胶粘剂的粘接剪切强度是改性前的2倍左右, 200℃高温剪切强度仅下降10% ,不均匀剥离强度提高2. 5倍左右,;酰亚胺的引入可以提高改性EP的高温剪切强度保留率, 150℃时为76% ~84% , 175℃时也可达到75% ;双羟基聚酰亚胺固化EP粘接不锈钢时。

层间剪切强度有机硅树脂有良好的介电性、低温柔韧性、耐热性、耐候性及憎水性,而且表面能低,用其改性EP既能提高介电性能,又能提高韧性和耐高温性能、降低内应力,但它与EP相容性差。

环氧树脂增韧改性方法及机理研究进展_尹术帮

环氧树脂增韧改性方法及机理研究进展_尹术帮
TLCP 增韧环氧树脂的途径主要有 2 类,一类 是制备 热 致 性 液 晶 环 氧 树 脂[17,18], 选 用 合 适 的 固 化剂固化成型,使固化物韧性提高; 或利用液晶环 氧树脂 对 普 通 环 氧 树 脂 进 行 增 韧 改 性[19,20]。 另 一 类是将热致液晶聚合物以共混方式加入环氧树脂固 化体系中,把液晶有序结构引入固化物的交联网 络,从而提高韧性[21,22]。
摘 要: 综述了近年来国内外环氧树脂增韧改性研究进展及增韧机理,涉及热塑性树脂、热致液晶聚合物、互
穿网络聚合物、无机纳米粒子、核壳结构聚合物、超支化聚合物等增韧方法,并对未来研究导向作出展望。
关键词: 环氧树脂; 增韧; 机理; 热塑性树脂; 热致液晶聚合物; 互穿网络聚合物; 无机纳米粒子; 核壳结构
得一定成果[13,14]。 2 热致液晶聚合物( TLCP) 增韧环氧树脂
自 20 世纪 90 年代,利用热致液晶聚合物( TLCP) 增韧环氧树脂引起了人们的广泛关注[15]。TLCP 中含有大量的刚性介晶单元和一定量的柔性间 隔,具有高强度、高模量和高自增强作用等优异性 能。用于环氧树脂增韧,既能显著提高环氧树脂的 韧性,又能确保不降低其力学性能和耐热性。 2. 1 热致液晶聚合物增韧机理
0引言
橡胶弹性体增韧环氧树脂是较早开始的一种增韧方
环氧树脂是聚合物基复合材料应用最广泛的基 法,经过广大学者的共同研究,已经取得了很多成 体树脂[1],它作为一种重要的通用型热固性树脂, 果[5 ~ 7]。但这种方法在提高韧性的同时,存在着降
具有优异的粘接性能、力学性能、耐磨性能、电气 低材料模量和耐热性不足等缺点,因而限制了它在
P. Punchaipetch 等[24]以甲基四氢苯酐为固化 剂,用液 晶 聚 合 物 二 羟 基 联 苯 环 氧 缩 水 甘 油 醚 ( DGE - DHBP) 对环氧树脂进行增韧研究。结果表 明,加入质量分数为 10% ~ 20% 的 DGE - DHBP 可以有效提高环氧树脂的拉伸强度、拉伸模量、断 裂应变和冲击强度等性能。当 DGE - DHBP 质量分
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热固性树脂的增韧改性研究进展摘要:综述了国内外近年来通过采用刚性粒子、橡胶弹性体、热塑性树脂、形成互穿聚合物网络及热致液晶聚合物等手段对热固性树脂进行增韧改性的研究进展,并对各自的增韧机理进行了简单的分析。

同时指出了目前热固性树脂增韧改性技术存在的问题及发展趋势。

关键词:热固性树脂;增韧;刚性粒子;橡胶弹性体;热塑性树脂;互穿网络;热致液晶聚合物1.引言热固性树脂是指在加热、加压下或在固化剂、紫外光作用下,进行化学反应,交联固化成为不溶不熔物质的一大类合成树脂。

这种树脂在固化前一般为分子量不高的固体或粘稠液体;在成型过程中能软化或流动,具有可塑性,可制成一定形状,同时又发生化学反应而交联固化;有时放出一些副产物,如水等。

此反应是不可逆的,一经固化,再加压加热也不可能再度软化或流动;温度过高,则分解或碳化。

该树脂一般都具有良好的力学性能、电性能及粘结性能,它们以胶粘剂、涂料、灌封材料和复合材料等形式广泛应用于机械、电子电气、航空航天等技术领域中。

其中具有代表性的有环氧树脂、酚醛树脂、不饱和树脂和双马来酰亚胺树脂等。

但是热固性树脂交联网状结构的最大弱点是固化后质脆、耐冲击和应力裂纹的能力较差,塑性变形受到约束,从而限制了它们在某些领域中的应用[1-2]。

因此热固性树脂的增韧改性研究一直是十分引人关注的课题。

热固性树脂通常是均相脆性的材料,而增韧后的热固性树脂通常是多相的体系,当刚性无机粉体填料、弹性体、热塑性树脂等适当地分散在热固性树脂基体中时,断裂能或韧性会大大提高。

2.刚性无机粒子填充改性刚性粒子增强高聚物须具备以下几个条件:⑴分散粒子的尺寸及尺寸分布恰当;⑵粒子与树脂基体界面结合良好,以利于应力传递;⑶基体具有一定的韧性。

满足这些条件以后,由于刚性粒子的存在,当材料受到外力时,会产生应力集中效应,粒子引发大量银纹,迫使粒子周围的基体产生塑性形变,吸收大量冲击能。

同时,刚性粒子的存在也能阻碍银纹的发展,钝化、终止银纹,同样起到增韧效果,良好的界面粘合是材料具有较好的力学性能的保证。

无机纳米粒子对聚合物的增韧可以看成是刚性粒子增韧方法的延伸和发展[3-5],与刚性粒子增韧相比,无机纳米粒子与聚合物的相容性较好。

Chen 等[6]将粒径为12 nm的球形SiO2粒子加入到环氧树脂中,当填充量>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。

李朝阳[7]首先将活性硅醇基接到纳米SiO2表面,然后化学改性环氧树脂,当纳米SiO2含量为15%时,断裂伸长率、拉伸强度和弹性模量达到最大值。

Balakrishnan等[8]用Na+-MMT和丙烯酸橡胶改性环氧树脂,发现蒙脱土的分散性对环氧树脂的韧性有很大影响。

无机蒙脱土的加入使体系的拉伸模量和拉伸强度增加,柔性降低;而橡胶可以改善环氧树脂的韧性,二者具有协同作用。

Cheng-Ho Chen等[9]用Al2O3纳米粒子增韧环氧树脂,当Al2O3的添加量为1~5份(质量)时,改性环氧树脂的硬度和韧性同时得到提高,且当Al2O3的添加量为5份(质量)时,改性树脂体系的储能模量、拉伸模量和断裂伸长率达到最大值。

3.橡胶弹性体共混改性弹性体是热固性树脂增韧的一个有效途径,轻度交联热固性树脂使用弹性体可以较有效地提高韧性,使用最多的是聚丁二烯/丙烯腈弹性体,并且为了改善界面粘结,通常采用活性官能团封端,如羧基、氨基、羟基、酚基、环氧基封端的聚丁二烯/丙烯腈树脂,这些带有活性端基的弹性体与热固性树脂有很好的相容性,并能与基体的活性基团(如环氧基、羟基等) 反应形成嵌段共聚物。

在树脂固化反应过程中,通过反应诱导相分离,这些弹性体嵌段一般从基体中析出,形成两相结构,其中橡胶以球状颗粒分散于固化的热固性树脂连续相中,当受外力作用时,两相界面因橡胶颗粒的存在而发生塑性变形,即界面处产生微小的裂纹而消耗外加力,阻止裂纹的延伸,从而达到增韧的目的。

一般认为,在橡胶弹性体增韧的热固性树脂体系中,橡胶相的主要作用在于诱发基体的耗能过程,而其本身在断裂过程中被拉伸撕裂所耗的能量一般占次要的地位,材料的断裂过程发生在基体树脂中,因此增韧最根本的潜力在于提高基体的屈服形变的能力,所以,正确地控制橡胶与热固性树脂体系的相分离过程是增韧改性能否成功的关键。

此外,体系的粘度、分散相的模量、改性剂与环氧树脂的界面性能等均影响体系的韧性。

Ramos 等[10-11]用端羧基丁腈橡胶( CTBN) 和尺寸为123µm粉煤灰微球增韧双酚 A 二缩水甘油醚( DGEBA) 环氧树脂/哌啶体系,研究发现,只有同时加入CTBN 和球形微粒,才能提高环氧树脂的冲击强度。

后来又研究了用端羧基丁腈橡胶( CTBN) 和端羟基丁腈橡胶( HTBN)改性环氧树脂,发现加入弹性体CTBN和HTBN都可以提高其冲击强度由于HTBN 对环氧树脂的固化有促进作用,所以它的用量应有所限制。

Tripathi等[12]用质量分数为27%丙烯腈的液态CTBN对双酚A环氧树脂进行改性,固化剂为芳香胺,分析固化后的样品发现,随CTBN 含量的增加,其拉伸强度和玻璃化转变温度稍有降低,而断裂伸长率和冲击强度增大。

4.热塑性树脂共混改性用高模量、高玻璃化转变温度的高性能热塑性树脂来增韧热固性树脂,和传统的橡胶增韧热固性树脂相比,具有两个优点: 一是它对那些因高度交联而无法通过屈服吸收能量的树脂增韧仍然有效;另一个是它避免了橡胶增韧热固性树脂所产生的模量下降和玻璃化转变温度下降等问题。

这类热塑性树脂主要有聚砜( PSF)、聚醚酰亚胺( PEI)、聚苯醚( PPO) 、聚醚砜( PES) 、聚醚酮( PEK) 等。

热塑性树脂的玻璃化转变温度高,改性后的材料耐热性好,尤其在热固性树脂固化过程中,通过控制反应诱导相分离,形成双连续相时,达到最佳增韧效果,其不足之处为热塑性树脂不易溶于普通溶剂( 乙醇、丙酮等) ,且加工和固化条件要求较高热塑性树脂增韧热固性树脂的机理目前被认可的主要有:⑴裂纹锚钉,⑵粒子架桥,⑶裂纹路径偏转,⑷粒子屈服,⑸粒子-屈服-诱导剪切带,⑹微裂纹。

热塑性树脂增韧热固性树脂的影响因素主要有:热塑性树脂的分子质量、用量、活性端基体系的界面粘结力和相结构等。

合理地调控动力学和热力学因素可以分别得到分散相、双连续相以及相反转相的相结构体系,当改性体系形成连续相以后,体系的韧性得到大幅度提高,因此通过控制相分离结构的形成,可以得到连续相结构和理想的材料性能。

Wei等[13]报道了用聚苯醚( PPO) 作为增韧剂,改性双马来酰亚胺树脂( BMI) 体系加入PPO 后,改性体系的断裂韧性得到大幅度的提高,同时并没有导致体系的力学性能和热性能显著降低。

李善君等在聚醚酰亚胺( PEI) 改性双马来酰亚胺树脂( BMI) 体系的工作中发现,加入不同含量的PEI对双马体系的增韧效果不同,当加入15%的PEI时,改性体系的K IC比未改性体系提高50%。

5.互穿网络聚合物增韧互穿网络聚合物( IPN) 是由两种或两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,起着强迫包容和协同效应的作用。

理想的IPN应是完全相容的, 动态力学性能表现出均聚物的性质。

当固化反应发生时, 原来相混溶的增韧剂由于不参与反应而被离析分相出来。

分散的增韧剂颗粒是环氧树脂增韧的关键, 增韧剂颗粒直径一般在几微米以下。

当材料遭到破坏时, 裂纹的扩展遇到分散相颗粒便分支、转向,从而消耗能量并阻止裂纹变成裂缝。

另外,分散相在材料受力时还能起到调动环氧树脂网络分子发生取向、拉伸、变形、空洞化和诱发产生银纹等许多消耗过程,从而提高材料抵抗裂纹的扩展力,显著增强韧性[14-15]。

影响IPN性能的主要因素有网络的互穿顺序、互穿程度、组分比及交联程度。

全互穿IPN 明显高于半互穿IPN的性能。

同步互穿能最大限度地抑制相分离,因而其增韧效果好于分步互穿。

IPN 技术增韧热固性树脂在提高材料抗冲击强度和韧性的同时,其抗拉强度和耐热性能等不降低或略有提高,这是一般增韧技术无法做到的。

Qingming Ji等[16]通过次序聚合技术和原位插入方法将有机蒙脱石( OMMT) 加入到聚氨酯( PU ) /环氧树脂( EP)体系中形成聚氨酯/ 环氧树脂互穿网络纳米复合材料( OM-PU /EP),研究发现PU和EP的相互贯穿过程会促进OMMT 的脱落,脱落的OMMT 会改善UP/EP互穿聚合物网络的相容性和相结构,因此OM-PU/ EP纳米复合材料的拉伸强度要优于纯PU以及PU/ EP互穿聚合物网络。

6. 热致液晶聚合物增韧热固性树脂热致液晶聚合物(TLCP)中含有大量的刚性介晶单元和一定量的柔性间隔段,其结构特点决定了它具有高强度、高模量和自增强等优异性能。

利用热致液晶聚合物增韧热固性树脂,既能显著提高热固性树脂的韧性,又能确保其具有良好的力学性能和耐热性。

一方面,TLCP 呈现“海岛式”结构,改善了树脂连续相的性质,有利于在应力作用下产生剪切滑移带和微裂纹,松弛裂纹端应力集中,阻碍裂纹发展,改进体系的韧性;另一方面,TLCP 又具有自增强、易取向这一重要特征,在外场作用下,易于原位就地形成颗粒或微纤,以分散相的形式存在于树脂基体中, 体系在应力作用下,作为分散相的颗粒或微纤可引发微裂纹和剪切带,使体系吸收大量的断裂能,进一步提高体系的韧性和强度。

由于TLCP本身含有大量的刚性介晶单元,并具有出色的耐高温性,因此用TLCP来改善热固性树脂的韧性,还可提高树脂的模量和耐热性[17]。

吕程等[18]用自制的含环氧键的液晶高分子改性环氧树脂/芳香胺固化体系,发现含有环氧键的液晶高分子能显著提高环氧树脂的韧性,并且对环氧树脂的耐热性也有较大程度的改善,改性环氧树脂冲击断面的SEM 结果表明,液晶高分子的微纤在复合材料中确实起到了承受和分担应力、阻止裂纹扩展的作用。

7.结束语随着电气、电子材料和复合材料的飞速发展,热固性树脂(如环氧树脂)正由通用型产品向着高功能性、高附加值产品系列的方向转化,这种发展趋势使得对其增韧改性要求更高,目前热固性树脂增韧改性的研究应从以下三个方面开展:⑴寻找和合成新的具有优异力学性能能与树脂基体很好相容且能在基体中很好分散的增韧改性材料;⑵开发新的制备方法,使改性体系成型或加工方便,使改性易于进行;⑶拓宽热固性树脂研究或应用领域,使改性材料得到广泛应用。

同时增韧机理的研究对于寻找新的增韧方法提供了理论依据,因此可以预测新的增韧方法及增韧剂将会不断出现。

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