環(huán)氧樹脂增韌改性研究進展

李文可

摘 要：伴隨我國工業(yè)領域的不斷發(fā)展，所使用到的復合材料不斷更新，以環(huán)氧樹脂為基體的復合材料屬于工業(yè)領域使用的基本復合材料。環(huán)氧樹脂可使用于多個方面，介于其自身機械強度較高、可加工的性能較好等優(yōu)點可使用于纖維增強及防腐涂料等多種復合材料中。但環(huán)氧樹脂在實際應用過程中會存在部分不足，其中包括耐沖擊性能較差、脆性較大等，為了使環(huán)氧樹脂更好地應用于工業(yè)領域，就要借助于不同的方法對其增韌方面進行改性處理。本文主要對環(huán)氧樹脂增韌改性進展進行研究，文章分兩個部分進行闡述，先對環(huán)氧樹脂基本概念進行了介紹，后從多個方面對環(huán)氧樹脂增韌改性研究進展進行了詳細分析。

關鍵詞：環(huán)氧樹脂;增韌改性;研究進展

1 環(huán)氧樹脂基本概念的介紹

環(huán)氧樹脂屬于熱固性能較好的樹脂，其分子結構中含有環(huán)氧基團，通常情況下要使該材料具有很強粘接強度且具有較好的介電性能，可借助于固化劑進行固化，常使用固化劑包括酸酐類、胺類等，經(jīng)過固化之后，環(huán)氧樹脂的耐腐蝕性能及動力學基本性能和固化收縮率等都會得到一定程度的改善，改善之后的材料可使用于航空航天及與國民經(jīng)濟相關的多個領域。一般而言，環(huán)氧樹脂在經(jīng)過固化之后會呈現(xiàn)為交聯(lián)程度較高的三維網(wǎng)狀結構，但也有一定的缺點，包括材料本質(zhì)較脆、耐熱及沖擊性能不夠好、韌性不夠等，缺點的出現(xiàn)會在一定程度上制約材料的使用范圍和效果。為了使環(huán)氧樹脂更好地應用于各個領域，要對其增韌改性進行詳細研究。

2 環(huán)氧樹脂增韌改性研究進展的詳細分析

2.1 借助于橡膠粒子對環(huán)氧樹脂進行增韌改性

使用橡膠粒子對環(huán)氧樹脂進行增韌改性的方法屬于目前研究較多的方法，所使用橡膠粒子要滿足的條件包括：一方面該橡膠粒子要和環(huán)氧樹脂具有很好的相容性能，另一方面在環(huán)氧樹脂固化之后，所使用橡膠粒子要能夠從環(huán)氧樹脂中進行析出，達到兩相的分離。常使用的橡膠粒子包括很多種類，包括端羥基聚丁二烯類、聚硫類、端羥基丁苯類等橡膠，在多種類橡膠中使用情況較好的種類為本身具有活性端基的腈類橡膠，該橡膠的狀態(tài)為液體狀態(tài)，其本身所具有的活性端會與環(huán)氧樹脂的環(huán)氧基團進行反應，主要表現(xiàn)為化學鍵的連接，使兩種材料的相容性能得到提高。橡膠也會含有很多種類的活性端基，其中包括羧基、環(huán)氧基等。增強韌性的方法包括物理法、聚物法及共聚法等工藝，物理法體現(xiàn)為共混的方式，聚物法可用于端異氰酸酯基，共聚法主要體現(xiàn)為接枝的方式。

2.2 借助于熱塑性樹脂對環(huán)氧樹脂進行增韌改性

在上世紀八十年代，國外已采用熱塑性樹脂來增強環(huán)氧樹脂的韌性，熱塑性樹脂整體表現(xiàn)為性能穩(wěn)定的狀況，其分子結構為線型，在較熱的環(huán)境中會呈現(xiàn)為軟化狀態(tài)，在較冷的環(huán)境中會呈現(xiàn)為硬化的狀態(tài)，且者兩種狀態(tài)下都不會發(fā)生化學作用。采用熱塑性樹脂增加韌性的主要原理為借助于環(huán)氧樹脂的裂紋，會起到橋連的作用，加入熱塑性樹脂后會在一定程度上阻礙裂紋進一步擴展，達到增韌的作用。常使用的熱塑性樹脂包含聚醚砜、聚醚、聚苯醚等多種類，使用這些種類的聚苯醚可有效避免固化物的彈性模量，也不會對耐熱性產(chǎn)生很大影響。

2.3 借助于TLCP對環(huán)氧樹脂進行增韌改性

TLCP屬于具有熱塑性的聚合物，其實際性能會很高，其具有高度分子有序且具有一定深度的聚合物網(wǎng)絡，將液晶的有序性和網(wǎng)絡的交聯(lián)進行結合，在熔融狀態(tài)下回表現(xiàn)為液晶的形狀，整體結構表現(xiàn)為直鏈，在受熱或者受冷環(huán)境下不會受到很大的影響。加入TLCP之后可提高環(huán)氧樹脂的韌性，也可起到提高耐熱性的作用，使用該材料的增韌改性效果優(yōu)于熱塑性樹脂，且TLCP所使用的量也很小。

2.4 借助于無機納米粒子對環(huán)氧樹脂進行增韌改性

無機納米材料自身具有很多的優(yōu)點，其中包括自身的納米尺寸效應、宏觀量子隧道效應等都可提高材料的表面活性，納米粒子還有很高的表面性能，需要配對的原子會比較對，在實際加入環(huán)氧樹脂種時可借助于物理結合的方式也可以借助于化學結合的方式，兩者結合過程中相容性能很好。當材料的承受載荷變大時環(huán)氧樹脂的韌性會進一步增強，當環(huán)氧樹脂材料受到外力作用時，納米粒子可在一定程度上減小環(huán)氧樹脂所承受的載荷，是環(huán)氧樹脂本身的裂紋得到偏轉(zhuǎn)，裂紋的擴展也會進一步鈍化，對裂紋產(chǎn)生釘錨作用，防治裂紋進一步擴展，防治出現(xiàn)更嚴重的開裂情況，在提高材料韌性的同時也可提高環(huán)氧樹脂的沖擊強度和拉伸強度，相應彈性模量也會得到增強，實際作用機理包括多種作用的同時產(chǎn)生影響。

3 結語

總結可得，環(huán)氧樹脂本身屬于熱固性能較好的樹脂，介于其本身機械強度較高、可加工的性能較好等優(yōu)點，其復合材料在相關工業(yè)領域被廣泛應用。實際應用過程中環(huán)氧樹脂也有部分缺點存在，為了增強環(huán)氧樹脂的韌性，可借助于橡膠粒子、熱塑性樹脂、TLCP、無機納米粒子等達到增韌改性的效果，使環(huán)氧樹脂更好地應用于工業(yè)領域。

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