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   環氧樹脂的增韌改性研究進展

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【軟件】 上傳： 2013-1-19 11:34:11 大小： 1111KB
說明： 【摘要】本文總結對比了國內外有關環氧樹脂的各種增韌技術的增韌機理、研究發展現狀及優缺點，并對環氧樹脂增韌技術的發展趨勢進行了展望。 　　0.前言 　　1.1橡膠增韌 　　橡膠類彈性體增韌EP是較早開始的環氧樹脂增韌方法，其增韌機理主要是“銀紋-釘錨”機理和“銀紋-剪切帶”機理。增韌效果不僅取決于橡膠與環氧樹脂連接的牢固強度，也與二者的相容性和分散性以及EP的固化過程有關[2~3]。 　　目前用于增韌EP的橡膠一般是帶有活性端基的液體橡膠，在增韌EP時，這類橡膠帶有的活性端基在固化劑的作用下，與EP分子鏈中的活性基團(如環氧基、羥基等)反應。這不但增強了橡膠與EP結合的強度及相容性，也將柔性鏈結構橡膠軟段引入到環氧樹脂交聯網絡中，從而改善EP的沖擊韌性。蘇航等研究了不同品種的活性端基橡膠作為增韌劑增韌EP，結果表明，改性后的EP抗沖擊性能、抗彎曲性能及拉伸剪切性能都得到了明顯的改善[4]。橡膠增韌EP的研究已比較成熟，但由于橡膠自身的強度和模量較低、耐熱性能較差，所以在有效增韌EP的同時往往會減弱材料的強度、模量和耐熱性能。 　　1.2熱塑性樹脂增韌 　　熱塑性樹脂增韌EP一般采用剪切屈服理論或顆粒撕裂吸收能量及分散相顆粒引發裂紋釘鉚機理解釋。熱塑性樹脂以高分子量或低分子官能齊聚物形式被用來改性環氧體系，由于高性能熱塑性聚合物具有較好的韌性、較高的模量和較好的耐熱性等特點，因此用它們來改性EP，不僅能改進EP的韌性，而且不降低EP的剛度和耐熱性。胡兵等用聚醚醚酮增韌改性EP，在材料韌性有所提高的同時，壓縮強度、馬丁耐熱都沒有降低。從斷裂面的形態來看，是屬于韌性斷裂。當聚醚醚酮的加入量為6%時，韌性最好，達到19.1kJ/m2，比純的EP增加了107.6%[5]。 　　熱塑性樹脂增韌EP的不足之處是用于改性EP的熱塑性樹脂不易溶于普通溶劑(乙醇、丙酮等)，且加工和固化條件要求較高。 　　1.3有機硅樹脂增韌 　　有機硅樹脂增韌EP的方法有共混和共聚兩種，簡單的共混固化存在著兩相界面張力過大，改性效果較差，相容性不好等問題，因此一般多采用共聚改性的方法。 　　T.H.Ho等人將芳烷基酚醛樹脂轉化為多縮水甘油醚基烯丙基芳烷基環氧樹脂，然后與端硅氫基聚二甲基硅氧烷進行硅氫加成反應，制成聚硅氧烷改性EP。聚硅氧烷改性EP固化后，其玻璃化轉變溫度明顯降低；通過降低彎曲模量和熱膨脹系數，內部應力明顯降低；具有較好的抗熱沖擊性能，較低的表面張力和吸濕性[6]。有機硅改性的增韌機理比較復雜，是多種機理共同作用的結果，它能夠同時提高EP的耐熱性和韌性，但工藝難度大，韌性提高有限。 　　1.4核殼聚合物增韌 　　用于EP增韌改性的核殼聚合物一般是軟核/硬殼型，殼層起到保護核的作用，使核在共混前后保持原來的形態和大小；殼層一般還帶有可與EP基體反應的官能團，可以提高與基體樹脂的相容性，提高界面粘接力，并使彈性粒子充分地分布于基體中，達到增韌的目的。張凱等利用聚丙烯酸丁酯/聚甲基丙烯酸甲酯核殼型粒子增韌EP，研究表明：當用量為EP用量2%時，抗沖擊強度有明顯提高[7]。與其它增韌方法相比，核殼增韌可控性強，通過控制粒子尺寸及改變核殼聚合物組成來改性EP，可以獲得顯著的增韌效果[8]。 　　1.5剛性粒子增韌 　　剛性粒子在塑性變形時，拉伸應力能有效地抑制基體樹脂裂紋的擴展，同時吸收部分能量，從而起到增韌作用。適當添加剛性二氧化硅、高嶺土、玻璃珠和碳酸鈣粒子可改善EP的韌性，提高程度取決于粒子的尺度和形狀及體積分數。 　　趙世琦等人分別用脫模劑和偶聯劑處理過的二氧化硅填充改性EP，經改性后的EP韌性得到了明顯的改善[9]。張楷亮等采用有機蒙脫石改性EP，利用插層復合技術制備出了納米級的環氧樹脂/蒙脫石復合材料。研究結果表明：抗沖擊強度提高了67%，拉伸強度提高了78%，熱變形溫度也提高了87℃[10]。 　　1.6納米粒子增韌 　　由于納米粒子粒徑小，表面原子占有率高，表面具有不飽和鍵或懸空鍵的特殊結構，因此納米粒子具有非常大的表面活性，與聚合物發生物理或化學結合的可能性大，納米粒子在界面上與環氧基團形成遠大于范德華力的作用力，形成非常理想的界面，從而起到更好的引發微裂紋、吸收能量的作用[11]。 　　1.7液晶聚合物增韌 　　S.C Chen等研究了用離聚體來增韌EP，首先合成了離聚體(PEL)，然后用以增韌EP，結果表明斷裂韌性指標有很大提高，原因是在離聚體與EP之間形成了很強的交聯網絡結構[16]。 　　2.增韌研究前景 　　EP的增韌改性一直是高分子材料專家研究的重點，新的增韌改性方法及技術也在不斷出現，如大分子固化劑增韌、中空粒子增韌和樹脂合金化增韌等。隨著電子電氣材料及先進復合材料的日益發展，對EP的綜合性能的要求越來越高，希望在增韌EP的同時，整個材料的其它性能，包括熱性能、模量及電性能等物理性能也能有較好的改善，因此單一的增韌方法已經不能滿足這一要求。目前，國內外科研人員除繼續探索新的EP增韌方法外，以上各種增韌方法的交叉應用也已經引起人們的重視。隨著新的增韌改性技術的發展，EP的綜合性能將會不斷提高，應用范圍也會更加寬廣。[url= http://www.whtlhgdq.com/]串聯諧振[/url] 串聯諧振
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