文献综述-环氧树脂的增韧改性方法(本科生)

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1、环氧树脂的增韧改性方法李志鹏王子川赵洪宾摘要通过对机理的分析，总结了硅氧烷、刚性粒子、柔性粒子、液晶高分子和腰果酚醛树脂增韧改性环氧树脂的方法，讨论了它们各自的优缺点并对其发展趋势进行了展望。关键词环氧树脂增韧改性机理1.序言1.1.环氧树脂环氧树脂(EP)是聚合物基复合材料应用最广泛的基体树脂。自1930年问世，1947年美国实现工业化生产以来，至今已有50多年历史。由于环氧树脂具有优异的粘接性能、耐磨蚀性、力学性能、化学稳定性、电器绝缘性，以及收缩率低、易加工成型、较好的应力传递和成本低廉等优点，广泛应用于涂

2、料、胶黏剂、轻工、建筑、机械、航天航空、电子电气绝缘材料、先进复合材料基体等各个领域。但是，由于纯环氧树脂具有高度交联结构，因而其质脆，耐疲劳性、耐热性、抗冲击韧性差的缺点也十分显著，这在很大程度上限制了它在某些高技术领域的应用，尤其是在电子封装领域，低韧性的特征向来是环氧树脂的掣肘，因此，有关对环氧树脂的增韧改性一直是国内外科研工作者的研究热点。【6】1.2.相关知识1.2.1.银纹银纹是高聚物在应力作用下引起的形同微裂纹状的缺陷，光线照射下呈现银白色光泽。其长度可达100μm，厚约1～10nm。由银纹质(高度

3、取向的高分子微纤，又称银纹丝)和空洞组成，银纹质在空洞中连接银纹边，大的微纤直径约20～30nm，小的约10nm，空洞约占银纹体积的40%～50%。银纹质具有一定的力学强度和黏弹性，因此能承受一定的负荷；当负荷过大时，银纹发展变粗，银纹质断裂，即成裂纹。银纹的数量，排列方向，是否能够被钝化、偏转、取向与环氧树脂的韧性密切相关。【13】1.2.2.韧性表示材料在塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力。韧性越好，则发生脆性断裂的可能性越小。评估材料韧性的指标通常有抗冲击强度、晶状断面率、断裂伸长率、断裂吸收能等等。本文所

4、提及的韧性主要指冲击韧性，即在冲击、震动载荷下材料可吸收较大能量产生一定变形而不被破坏的能力。EP作为工程塑料，我们希望它同时具有良好的韧性和刚性。1.2.3.增韧环氧树脂的方法传统的做法是将玻璃纤维与EP共混，制成环氧玻璃钢。仅十几年来，相继出现了橡胶粒子增韧、掺入刚性相（如SiO2、高岭土、玻璃珠和碳酸钙填料）增韧、加入热塑性塑料改性、醋酸纤维素改性，以及近几年才逐渐发展起来的核壳结构改性、IPN网络改性和微胶囊改性。6/6本文将联系近五年的有关文献，主要对利用硅氧烷交联改性、刚性和柔性粒子增韧改性、液晶高分

5、子增韧和一种特殊的结构置换式的反应性共混改性方法进行介绍。1.有机硅改性环氧树脂有机硅具有耐热性好，耐氧化，耐低温性能好，压缩率较大等优点，从而可以通过有机硅改性环氧树脂来提高改性树脂的耐热性能，耐水性能及韧性。近年来多数研究采用大分子体系的有机硅改性环氧树脂，这些方法不但消耗了环氧基，使固化交联度下降，而且大分子柔性链段的引入也相应降低了体系的刚性，因此增韧的同时对耐热性能的提高十分有限。为此，黎艳[14]，游胜勇[9],李因文[8]等研究了二氯二甲基硅烷（DMS），αω—二氯二甲基硅氧烷（DPS），聚苯基甲氧

6、基硅氧烷(PPMS)，聚甲基苯基甲氧基硅氧（PMPS）等新型的改性方法。改性物质DMSDMS与DPSPPMSPMPS最佳用量5.7phr0.7phrDMS,10phrDPS30wt%30wt%冲击强度20.2KJ/m2,提高近一倍31.6KJ/m2,提高近3倍————————Tg168.0℃，提高32.6℃141.0℃，17.6℃提高1.5℃提高9℃拉伸强度67.0Mpa,提高46%46.8Mpa，提高2%————————断裂伸长率11.3%,提高近一倍81.6%，提高近13倍————————热失重率——————

7、————11.40%16%实验数据表明环氧树脂在有机硅分子的作用下，热学性能和力学性能得到了提高，而通过IR测试，可以得知聚合物新生成了Si—O键。又通过盐酸—丙酮法的测试，可以得知引进这几种有机硅，消耗的环氧基极少甚至完全不消耗环氧基。通过这些实验数据，可以得知有机硅的引入，在环氧树脂的交联网络中起到了网络节点的作用，使有机硅在分担环氧树脂所受外力的同时，提高了树脂固化物的交联密度。大大增强了环氧树脂材料的性能，使树脂材料能更好的应用在社会的各个方面。最近几年，倍半硅氧烷的产生和发展[10],使传统的线性有机硅

8、分子发展到笼型有机硅分子，同时使改性环氧树脂的研究扩大到有机无机纳米杂化材料领域。使环氧树脂在保持自身高分子材料原有的优点的同时，可以获得更好的热学性能和力学性能，使树脂材料的应用更加全面和广泛。虽然目前这种技术只停留在实验室阶段，但是随着科学的发展，这种技术一定有工业化的一天。2.无机刚性粒子改性EP用于改性EP的无机刚性粒子大多处于纳米级（个别是微米级），它们平均粒径