环氧胶黏剂的最大缺憾是韧性较差,未改性的固化物脆性较大,不耐冲击和振动,容易开裂。作为结构粘接用胶黏剂,必须进行改性增韧,提高性能。环氧胶的增韧可分为化学增韧法、物理增韧法和化学/物理增韧法。
环氧胶黏剂的增韧途径很多,如橡胶弹性体增韧、热塑性树脂增韧、互穿网络结构增韧、柔性链段固化剂增韧、核壳聚合物增韧、热致液晶聚合物增韧、纳米粒子增韧、无机晶须增韧、超支化聚合物增韧、原位聚合增韧、离聚体增韧等。若能将两种或几种途径方法巧妙地并用,发挥协同效应和偶合作用,定比单一增韧方法效果更佳。
一、橡胶弹性体增韧
虽然很多橡胶弹性体都可用于环氧胶黏剂的增韧,但只有在固化前橡胶与环氧树脂相容,而在固化过程中橡胶又能顺利离析出,形成以弹性体为分散相、环氧树脂为连续相的两相结构,即微粒杂化的“海岛结构”;同时,橡胶应能与环氧树脂发生反应,产生牢固的化学交联点,这样才有最好的增韧效果。橡胶弹性体对环氧胶的增韧效果,取决于分散相和连续相的结构及相界面键合等因素。
用于增韧环氧胶黏剂的橡胶弹性体主要有端羧基液体丁腈橡胶(CTBN)、端羟基液体丁腈橡胶(HTBN)、端氨基液体丁腈橡胶(ATBN)、端羟基液体聚二丁烯橡胶(HTPB)、端羧基液体聚丁二烯橡胶(CTPB)、端羟基液体硅橡胶、液体聚硫橡胶、硅橡胶、聚氨酯弹性体、SEBS、丙烯酸酯橡胶等,其中活性端基液体橡胶的增韧效果明显优于一般橡胶。
预制橡胶微球,如丙烯酸酯橡胶微球、硅橡胶微球、核壳橡胶微球(核是聚丁二烯或丙烯酸酯橡胶,壳是聚苯乙烯或聚甲基丙烯酸甲酯)等,用于增韧环氧树脂具有良好的效果,克服了液体橡胶改性受固化条件的影响,但橡胶微球的掺入又降低了体系的模量。50份双酚A环氧树脂和50份双酚F环氧树脂的混合物中,加入7.5份的核壳橡胶,固化物的韧性有较大提高,且Tg并未降低。
在所有的弹性和韧性增韧剂中,聚氨酯被认为是提高环氧胶韧性的最好的弹性材料之一。通常是以聚氨酯预聚物作为环氧树脂的增韧剂,通过与环氧树脂反应形成IPN互穿网络结构,实现对环氧树脂的增韧。当聚氨酯在体系中的含量为40%时,断裂韧性KIC值达2.5MPa·m1/2,而未增韧的环氧树脂KIC值仅为0.9MPa·m1/2。
现在又开发了芳基聚酰胺-端羧基了腈橡胶嵌段共聚物,是一种新型的增韧改性剂。其中ABN树脂是耐热性能优异的芳族聚酰亚胺和具有应力缓冲功能的液态橡胶CTBN的嵌段共聚物,兼具了增韧和耐热的双重功能。在环氧树脂-ABN体系中加入20质量份的CTBN,可使冲击强度提高3倍,是未改性环氧树脂的10倍。
日本大阪市立工业研究所利用烯丙基环氧树脂与端氢聚二甲基硅氧烷反应,合成了含有硅氧烷链结构单元的新型硅改性环氧树脂(ESDGs),能以任何比例与普通环氧树脂混合。含有10%ESDGs的环氧树脂组成物,其固化物的韧性增加40%,且不降低耐热性,而剥离强度得到提高。电子显微镜观察结果表明,韧性提高取决于微相分离结构的形成。
在“海岛结构”增韧环氧树脂的基础上,再引入分子链上具有多个聚醚的脂肪二胺作固化剂,降低树脂交联点间的应力,改善“海岛结构”中海相的韧性。通过采用双内增韧机制,可使室温固化的环氧胶黏剂的韧性和内聚强度大增,室温下剪切强度超过40MPa,剥离强度高达5.5~8.5kN/m。
二、热塑性树脂增韧
橡胶弹性体对环氧树脂的增韧,多数是以降低其他性能为代价的,而且对高交联、高强度、高刚性的环氧树脂体系增韧效果并不明显。为了在增韧的同时能保持其耐热性和模量,20世纪80年代以来,采用高强、高韧、高模量、高耐热的热塑性树脂,如聚砜、聚醚砜、端羟基聚芳醚砜、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚醚酮、聚醚醚酮、聚醚腈酮、端氨基芳醚酮、聚苯醚、芳香聚酯、双马来酰亚胺、氰酸酯树脂、聚苯硫醚、聚碳酸酯、聚己内酯等,对环氧树脂进行增韧。通过环氧树脂固化时,热塑性树脂连续贯穿于热固性树脂网络中,形成互穿网络聚合物,因热塑性树脂存在,而使环氧树脂固化物韧性提高,但不影响固化物的模量和耐热性。目前热塑性树脂改性增韧已成为环氧树脂增韧的有效途径,用量一般不超过20%,而且相分离的过程和相结构的控制是改性增韧的关键。
聚醚醚酮(PEEK)是最新发展的超高性能热塑性树脂,具有高耐热和优异的力学性能,阻燃性达到UL94V-0级。PEEK改性增韧环氧树脂是均相体系,适当加入量可提高耐热性,Tg能提高5℃左右,但随着PEEK添加量增加,体系的拉伸强度和韧性都有所降低。用端氨基PEEK改性环氧树脂,DDS为固化剂,体系的KIC(断裂韧性)随着PEEK相对分子质量增加而增大,当PEEK的相对分子质量为1.2×104,加入量为15%时,增韧体系的断裂韧性指标KIC值(临界负载强度系数)可增加100%。
质量分数为5%的杂萘联苯聚醚腈酮(PPENK)(大连宝力摩新材料有限公司)环氧树脂体系,室温下具有最大的断裂韧性(KIC),比纯环氧树脂提高了117.1%。而质量分数为10%的PPENK环氧树脂体系室温KIC增加了61.5%。在液氮温度(LNT)下,加入质量分数5%和10%PPENK的环氧树脂体系,KIC分别提高了50.4%和41.9%。
端氨基聚醚酰亚胺(APEI)增韧环氧树脂体系的断裂韧性高于PEI的增韧,当APEI加量为5%时断裂韧性KIC值最大。
聚邻苯二甲酸乙二酯(PEP)和聚邻苯二甲酸丁二酯(PBP)是有效的增韧改性剂,引入相对分子质量7400、质量分数20%的PEP可使脂环族环氧树脂固化物的KIC增加130%,增韧的同时并不导致环氧胶力学性能的损失。
聚醚增韧的环氧胶黏剂,具有优异的耐应力作用下的湿热老化性能。
三、互穿网络结构增韧
互穿网络结构(IPN)是两种或两种以上交联聚合物相互贯穿、缠结而形成的交联网络聚合物,各组分可达到分子水平混合,并且聚合物两相都是连续相,是一种互相贯穿的网络结构。IPN体系中的两相之间产生了协同效益,起着“强迫包容”作用。对于环氧树脂的互穿网络结构多为环氧树脂/聚氨酯和环氧树脂/聚丙烯酸酯体系,当固化反应发生时,原来混溶的增韧剂由于不相容而被离析分相,增韧剂颗粒直径一般小于几微米,它的分散存在是环氧树脂得以增韧的关键。当体系受力破坏时,裂纹的扩展遇到分散相颗粒便分枝、转向,从而消耗能量并阻止裂纹变成裂缝以及裂缝迅速扩展造成开裂。另外,分散相在受力时还能调动环氧树脂网络分子发生取向、拉伸、变形、空穴化和诱发银纹等消耗能量过程,从而抵抗裂纹扩展能力提高,韧性显著增强。
采用互穿网络结构方法增韧环氧树脂,因具有特殊的IPN结构,显现出优异的物理力学性能。以聚乙二醇和TDI为原料,合成聚氨酯预聚体,与环氧树脂发生接枝反应,采用同步法制备接枝互穿网络聚合物。结果表明,当PU/EP小于25/75时,拉伸强度随PU含量增大而提高,在PU/EP=25/75时出现最大值,表现为韧性断裂。
环氧树脂与聚丙烯酸丁酯形成半互穿聚合物网络(SIPN)结构,所得的环氧胶黏剂剪切强度47.8MPa,提高44.8%,并且耐湿热老化性较好。
四、柔性链段固化剂增韧
直接使用柔性链段固化剂增韧环氧树脂的方法正日益受到青睐。含有柔性链段的固化剂增韧环氧树脂使柔性链段能键合到致密的环氧树脂交联网络中,并在固化过程中产生微观相分离,形成致密、疏松相间的网络结构,从而破坏固化网络的均匀性。因此,有利于应力均匀分散,可使体系内部产生塑性变形,不仅提高了环氧树脂体系的韧性,而且简化了环氧胶黏剂的制备工艺。柔性链段固化剂对环氧树脂增韧的同时,往往会使其他性能受损,如耐热性,因此,对柔性链段固化剂品种和用量进行合理的选择非常必要。
柔性链段固化剂有聚醚二胺固化剂、端氨基芳醚酮固化剂、端氨基聚氨酯(ATPU)固化剂、端氨基聚醚型柔性固化剂、端氨基聚醚固化剂、芳醚酯二胺固化剂、热致液晶固化剂、扩链脲类固化剂、低分子聚酰胺、腰果壳液改性胺固化剂等。
端胺芳醚酮固化剂包括端氨基聚双酚A醚二苯酮(BPAPK)、端氨基聚3-异丁基对苯二酚醚二苯酮(tBPK)、端氨基聚甲基对苯二酚醚二苯酮(MePK)等。用相对分子质量7000的BPAPK增韧环氧树脂E-51/DDS体系,当BPAPK含量为40%时,断裂能达到2300J/㎡,与未增韧的300J/㎡相比,断裂能提高了7倍多。
用既含环氧丙烷聚醚(PPG)柔性间隔链段,又含刚性、棒状介晶单元的端脲基活性改性剂(LCEUppG)固化环氧树脂,当柔性链相对分子质量为1000~4000时,LCEUppG具有良好的增韧效果,其中相对分子质量为2000时冲击强度最高。
液晶胺类固化剂(LCC)为白色固体,当加入到环氧树脂/DDS体系中,固化物的拉伸强度和冲击强度明显提高。如加入量在3%以下,拉伸强度提高50%,冲击强度增大近1倍。玻璃化温度和热失重温度也明显升高。
五、核壳聚合物增韧
核壳聚合物(CSP)是由两种或两种以上的单体,通过种子乳液聚合而获得的一类具有独特结构的聚合物复合粒子。粒子的内外部分别富集不同的成分,显示出特殊的双层或多层结构,核与壳有着不同的功能,若核为橡胶,则赋予柔韧性和拉伸性能;如果壳为玻璃化温度较高的树脂,其功能是使微粒相互隔离、促进在基体中分散及增加与基体树脂的相互作用。用于增韧环氧树脂CSP为软核/硬壳型结构,不同性能的CSP与环氧树脂混合,能减小内应力,获得显著的增韧效果,还可提高粘接强度,且不改变热变形温度和耐候性,为环氧胶的增韧开辟了一种较为理想的方法。
由聚丙烯酸丁酯与聚甲基丙烯酸甲酯(PBA/PMMA)复合的核壳粒子对环氧树脂的增韧效果远大于丙烯酸酯橡胶的增韧。这是因为PMMA与环氧树脂相容性好,环氧树脂渗入壳的表层,与胶粒发生键合,围绕核壳粒子的环氧树脂由于塑性变形,使吸收能量增加,断裂韧性大幅提高。当PBA/PMMA核壳粒子用量为2%时,冲击强度提高到16.2kJ/㎡。
以CTBN和CSP对环氧树脂增韧,结果表明。CTBN和CSP质量分数各为15%时,增韧环氧树脂的断裂韧性提高多倍,且CSP比CTBN增韧效果好。
通过多步反应制备了自乳化的丙烯酸酯化聚氨酯,然后用种子乳液聚合法制得了以丙烯酸酯化聚氨酯与丙烯酸丁酯共聚物为核,聚甲基丙烯酸甲酯为壳的核壳粒子,对环氧树脂增韧效果很好。当用量为8质量份时,增韧效果最强,环氧树脂固化物的冲击强度和剪切强度分别为无核壳粒子的3.3倍和2.2倍。原因是核壳聚合物粒子产生的空穴分散了断裂能,因而冲击强度提高。
日本Kaneka公司开发出一种名为KanesMX核壳橡胶的微胶囊状功能性树脂,尺寸约100nm,能均匀分散于环氧树脂之中,能在不损害环氧树脂固化物耐热性的情况下,提高环氧树脂组成物的韧性和耐久性。
核壳聚合物增韧环氧树脂是一种廉价、有效的方法,应用前景十分广阔。
六、热致液晶聚合物增韧
利用液晶聚合物增韧环氧树脂从20世纪90年代以来已引起人们的密切关注,被认为是未来增韧环氧树脂最有成效的方法之一。液晶聚合物根据形成的条件可分为溶致液晶(LLCP)和热致液晶(TLCP),而热致液晶聚合物又分为主链型和侧链型。液晶聚合物中含有大量的刚性介晶单元和一定量的柔性间隔段,具有高强度、高模量、自增强、易取向等优良特性,拉伸强度可达200MPa以上。热致液晶聚合物在环氧树脂中呈现“海岛结构”,有利于在应力作用下产生剪切滑移带和微裂纹,弛豫裂纹端应力集中,阻止裂纹扩展,增加了环氧树脂体系的韧性,且不降低耐热性和刚性。另外,TLCP在外力作用下,易于原位就地形成颗粒或纤维,以分散相的形式存在于环氧树脂中,可以引发微裂纹和剪切带。使体系吸收大量的断裂能,进一步提高韧性和强度。热致性液晶增韧的机理总体而言是银纹—剪切带的银纹剪切屈服理论、桥联—裂纹锚钉机制和网络原位增韧等作用。
热致液晶聚合物增韧环氧树脂主要有两种方式。其一是合成热致液晶环氧树脂,液晶基元主要有酯类、亚甲胺类、α-甲基苯乙烯等,合成液晶环氧树脂后,与固化剂反应固化,使环氧树脂韧性增大。液晶环氧树脂融集了液晶有序与网络交联的优点,具有强度高、模量大、耐高温、热膨胀系数小等特点,在固化过程中液晶可以形成自增强结构,从而改善固化物的韧性。其二是通过合成出的热致液晶聚合物,加入环氧树脂胶体系,在固化过程中液晶的有序结构被固定在交联网络内,起到增韧作用。例如以5份合成的热致性液晶聚酯(PHDT)与环氧树脂共混,其固化物的冲击强度、剪切强度和玻璃化温度分别提高了80.1%、20.5%和15%。这是因为加入热致性液晶PHDT产生了微塑性变形,改变了断裂时裂纹的扩展方向,增加了基材耗能途径,从而提高了韧性。将液晶环氧树脂LCPE直接加入E-44环氧树脂中熔融共混,当LCPE含量小于3%时,拉伸强度和冲击强度随含量增加而增大,但含量大于3%时,却随含量增大力学性能降低。以热致性液晶胺类固化剂固化环氧树脂,当加入量小于3%时,固化物拉伸强度提高50%,冲击强度增加近1倍。
以2%~4%的KU9221热致液晶聚合物增韧E-51环氧树脂,固化物的冲击强度提高2倍左右,并可使模量和耐热性有所提高。固化后的体系为两相结构,热致液晶聚合物以原纤的形式存在于环氧树脂连续相之中,可以阻止裂纹,提高韧性,而不降低耐热性和刚性。热致液晶的用量仅相当于热塑性树脂的25%~30%,但有同样的增韧效果。
热致液晶聚合物用于增韧环氧胶黏剂,一定要增强液晶聚合物与环氧树脂的相容性,同时注意在增韧过程中热致液晶聚合物不应形成棒状或椭球状的介晶区域。
七、纳米粒子增韧
纳米是指颗粒尺寸为1~100nm的超细材料,纳米粒子因其独特的小尺寸效应、表面(或界面)效应、量子尺寸效应和宏观隧道效应等,在光、电、磁、力学等方面展现出新奇特性。自20世纪80年代初纳米技术形成以来,引起世界各国的极大关注,国外已在胶黏剂和密封剂领域采用纳米材料作改性剂。改性环氧胶黏剂所用的纳米粒子有纳米SiO2、纳米CaCO3、纳米TiO2、纳米Al2O3、纳米ZnO、纳米BaSO4、纳米ZrO2、纳米凹凸棒土、纳米黏土、纳米碳化硅等,还有碳纳米管、纳米纤维、纳米棒等。
纳米SiO2是环氧树脂增韧的首选材料,在一定的用量范围内(3%~5%),对环氧树脂既能增韧,又能增强,还能增硬,也可提高耐热性。当纳米SiO2质量分数为3%时,使纳米SiO2粒子在环氧树脂中充分分散,冲击强度提高123%,拉伸强度提高30%,断裂伸长率提高18%。由于纳米SiO2表面存在羟基,与环氧树脂在界面处产生较强的分子间力,致使二者黏合性好,因而在受到冲击时能起到吸收冲击能量的作用,进而达到增韧之目的。实验发现,纳米SiO2粒子与环氧树脂间界面结合强度高,容易引发基体产生塑性形变,沿冲击方向的裂纹遇到无机纳米粒子后扩展受阻、钝化,吸收更多的冲击功,使冲击韧性得以增加。
纳米CaCO3比较廉价,用于增韧环氧树脂胶黏剂取得了良好效果。纳米CaCO3的适宜添加量为6份/100(质量)份环氧树脂,经不同偶联剂表面处理后,填充到环氧树脂体系中,可使固化物的冲击强度提高68.6%,拉伸强度提高39%。SEM分析表明,经处理后的纳米CaCO3能在环氧树脂中均匀分散,并在纳米CaCO3和周围界面出现大量的银纹,结果提高了冲击强度。纳米碳酸钙增韧环氧胶则以针状(晶须)纳米碳酸钙的增韧效果更好,其粒径10~20nm,比表面积≥90㎡/g,长径比10~15。
片层黏土纳米粒子对环氧树脂的增韧,当纳米黏土质量分数为2.5%时效果最佳,断裂韧性KIC值比未用纳米黏土增韧的大近1倍。增韧机理可能是在黏土片层中形成了大量的微裂纹,增加了断裂表面区域,从而分散和转移了体系的破坏行为。
德国Solvay公司将BaSO4制成10~15nm的球形纳米粒子,对这种纳米粒子进行表面处理,只添加2.5%的Blane Fixe Nanofine于环氧树脂中,断裂伸长率比未填充纳米BaSO4的环氧树脂固化物增大82%,冲击强度提高73%,拉伸强度增加19%,拉伸及弯曲模量未受影响。最大添加量为5%。
纳米粒子增韧环氧树脂克服了橡胶弹性体增韧后的强度不足和无机填充剂进行增强时韧性变差的弊端,兼有既增韧又增强的良好效果。
纳米粒子增韧效果的优劣,关键是纳米粒子能否均匀分散。为避免纳米粒子团聚,通常先将纳米粒子用表面活性剂或偶联剂处理,再加入适当溶剂溶解的环氧树脂中,混合均匀后再挥除溶剂。超声波分散预处理技术也是很有效的方法。
采用非水法合成工艺,将四乙氧基硅烷(TEOS)直接与双酚A二缩水甘油醚型环氧树脂(DGEBA)反应,成功地在DGEBA中制得了纳米SiO2,反应条件为80℃下4h,以三氟化硼单乙胺(BF13-MEA)为催化剂。DSC分析表明,含纳米SiO2的环氧树脂和4,4′-二氨基二苯砜固化反应时,与纯环氧树脂具有相同的固化形态。加热固化含40% TEOS的环氧树脂/纳米SiO2的玻璃化温度为221℃,比无纳米SiO2的DGEBN DDS/BF3-MEA固化体系几乎高50℃。热降解温度提高了约60℃。
八、无机晶须增韧
晶须是在特殊条件下以单晶形式生长而成的具有一定长径比的纤维材料,直径极小,尺寸为亚微米或纳米级,几乎不存在任何缺陷,基本上是完整晶体,原子排列高度有序,强度接近完整晶体理论值。晶须凭借微细的直径、适当的长度、极高的强度、优良的耐热性,成为一种新型增韧/增强剂。晶须用于环氧树脂的增韧,不仅冲击强度增加,韧性增大,而且拉伸强度、剪切强度都有不同程度提高,非但不降低耐热性,还会有所提高。
晶须对环氧树脂增韧效果如何,取决于晶须与环氧树脂界面的结合状况。如果界面结合力太强,晶须可以增强但无增韧效果;若是界面结合力太弱,根本没有增强增韧作用;只当界面结合力适当,即可有效地将负荷由基体树脂传递给晶须,又可使裂纹尖端后部的开裂区能够形成,增强增韧的效果才会明显。通过加入不同种类和数量的硅烷偶联剂处理晶须,可调节晶须与环氧树脂基体之间的界面结合力适当。
晶须的加入量对增强增韧效果有较大影响,晶须含量很高,易形成团聚,分散不均匀,内应力较大,甚至出现裂纹,致使强度降低;晶须含量过低,不会显现增韧增强作用;只有在一定的含量时,才会达到增韧增强目的,一般为3~10份。
晶须加入方式也影响对环氧树脂增韧效果,简单的机械搅拌共混在环氧树脂黏度较大时团聚十分严重,无法分散均匀,难以实现增韧。可将液态环氧树脂加热40~50℃或用溶剂降黏共混,以利晶须均匀分散。
现在已有很多晶须可用于环氧树脂的增韧,如氧化锌晶须、硫酸钙晶须、碳酸钙晶须、硼酸铝晶须、硼酸镁晶须、钛酸钾晶须、莫来石晶须、碱式硫酸镁晶须、氢氧化镁晶须、氧化镁晶须等。
氧化锌晶须具有极为规则的四角刺(针)状,是目前唯一的规整三维空间结构的晶须,与环氧树脂相容性好,加入量4%~5%,以0.5% KH-560硅烷偶联剂处理氧化锌晶须,具有较好的分散性。偶联剂处理是防止晶须团聚,达到良好分散的有效途径之一。环氧树脂的固化物确有明显的增强增韧效果。
添加5~6份硫酸钙晶须和0.5%~1.0%的KH-550偶联剂制得了韧性好、强度高的环氧胶黏剂,断裂表面能由未加晶须的250J/㎡提高到460J/㎡。FTIR分析表明,硫酸钙晶须含有少量的羟基,偶联剂分子中烷氧基与羟基作用,CaSO4晶须表面形成一层偶联剂单分子膜,起到分子桥作用,使晶须与环氧树脂之间形成良好的粘接界面,这就容易使基体产生剪切屈服,消耗大量断裂能。而且在破坏发生时易引发微裂纹,阻止裂纹扩展,有利于韧性和强度的大幅提高。
九、超支化聚合物增韧
超支化聚合物(EBP)和树形分子合称为树枝型聚合物,由于它们具有独特的结构与性能,以及可实现规模化生产的优点,已成为高分子材料的重要改性剂。超支化聚合物和树形分子用作环氧树脂的增韧剂,既能达到增韧的目的,也不降低其他性能。超支化环氧树脂,如聚酯型超支化环氧树脂、聚醚型超支化环氧树脂、聚酯聚醚型超支化环氧树脂、聚烷烃型超支化环氧树脂等,作为增韧剂改性E-44环氧树脂,只需加入15%的超支化环氧树脂,黏度低,相容性很好,则使环氧树脂固化物的冲击强度提高45%,且无损其他性能。可能为环氧树脂增韧开辟一条新途径。
由环氧基、羟基、羧基封端的超支化聚酯,只要加入少量就足以极大地提高与环氧树脂组成物的韧性,却不降低其强度及玻璃化温度。
环氧官能化的超支化聚酯Boltorn E1(瑞典Perstorp polyolsAB公司)对双酚A环氧树脂体系的增韧效果最好,仅用5%(质量分数)其相应共混组成物的KIC值就比纯环氧树脂的提高50%。其增韧效应来自于尺寸约200nm的相分离形态。
超支化聚酯增韧环氧树脂效果非常明显,例如E-51环氧树脂100g、液体MeTHPA79.2g、HBP-SA端羧基超支化聚酯11.3g(10%)、苄基二甲胺1%等混合后,于100℃/2h+150℃/6h固化,再℃/4h后固化。冲击强度从5.0kJ/㎡提高到30.6kJ/㎡,拉伸强度由22.5MPa提高到64.7MPa,分别提高512%和187%。
十、原位聚合增韧
新的增韧途径是通过控制分子链交联网络状态的不均匀性来增韧环氧树脂,即所谓原位增韧(in situ toughening)。采用原位聚合技术使初生态刚性高分子均匀分散于刚性树脂中,显示准分子水平的复合增韧特性,是获得高强度和高韧性聚合物的一种新途径。原位增韧经过两阶段反应,使在交联之后形成相对分子质量呈双峰分布的热固性树脂交联网络,其韧性可以是常规树脂的2~10倍。可能的增韧机理是固化物交联网络的不均一性形成微观上非均匀连续结构,有利于产生塑性变形,故有较好的韧性。陶氏化学公司环氧产品事业部(Dow Epoxy)开发的XJ-7178800环氧树脂便是这种类型的增韧树脂,固化产物的破坏形式已从脆性破坏转变为塑性破坏。
将原位聚合聚对苯甲酰胺(PNM)5%左右,加入纯环氧树脂和粒子填充(30%)的环氧树脂中进行改性,环氧树脂拉伸强度从纯环氧树脂的50.9MPa和粒子填环氧树脂的69.2MPa,分别提高到94.3MPa和91.9MPa;断裂韧性从纯环氧树脂的0.83J/㎡和填充环氧树脂的0.72J/㎡,分别提高到1.86J/㎡和1.98J/㎡。其他性能也有所改善。 环氧树脂 - www.epoxy8.com -(责任编辑:admin) |