环氧树脂增韧途径与机理(三)“互穿”

八戒

来源：  中国环氧网   发布时间： 2007-5-17 8:51:10   

    国内外对环氧树脂的互穿网络聚合物体系进行了大量的研究，其中包括：环氧树脂-丙烯酸酯体系、环氧树脂一聚氨酯体系、环氧树脂一酚醛树脂体系和环氧树脂一聚苯硫醚体系等，增韧效果满意。据中国环氧树脂行业协会(www.epoxy-e.cn)专家介绍，这主要表现在环氧树脂增韧后，不但冲击强度提高，而且拉伸强度不降低或略有提高，这是一般增韧技术无法做到的。

    三、互穿网络聚合物增韧环氧树脂
    1、互穿网络聚合物增韧改性方法
    于浩等对同步法制造的环氧树脂/聚氨酯(EP/PUR)IPN进行了研究，发现EP/PUR配比(质量比)在90/10时，IPN体系剪切强度、拉伸强度出现极大值，耐冲击强度在质量比为95/5时最高。并对不同聚合物组成对IPN性能的影响进行了考察，认为双酚A型环氧树脂形成的EP/PUR性能最佳，其热稳定性比EP和PUR都高。
    刘竞超等研究了用原位聚合法制备刚性PU来改性环氧树脂。当固化体系中刚性PU用量不大时，刚性分子能以分子水平均匀分散于环氧基体中形成分子复合材料，整个体系类似于半一互穿网络，这些刚性分子能对基体起到增强作用，提高基体拉伸强度，同时又能阻止裂纹而增大基体的韧性。
    闻荻江等用同步法合成聚丙烯酸正丁酯/环氧树脂(PnBA/EP)，与纯环氧树脂相比使用不同固化剂，其冲击强度可提高20%～200%，据中国环氧树脂行业协会(www.epoxy-e.cn)专家介绍，当加入10%PnBA时其弯曲强度和模量都有所提高且挠度增加，IPN试件耐热性能有所下降，见表。
                                    PEP/PnBA IPN组分比改变对力学性能的影响  PEP/PnBA 拉伸强度/MPa 冲击强度/(kJ·m-2) 断裂伸长率/% 弯曲破坏应力/MPa  
100/0 44.31 5.78 2.5 65.63  
90/10 50.52 5.38 3.9  
87.08  
80/20 49.62 13.25 4.6 75.53  
70/30 26.51 6.27 5.2 45.10  

    陈麒等以双官能用环氧树脂和双酚A为聚合单体，制备高分子质量苯氧树脂，10%的苯氧树脂加入E-44中，固化试样冲击强度提高63.2%，Tg提高32%。SEM分析，增韧的苯氧树脂连续贯穿于环氧树脂的交联网络中，由于这种串结的结果，导致其体系受到冲击时断裂形变提高，从而使其韧性增加。

    2、IPN增韧机理
    互穿网络聚合物是由2种或2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，其特点足1种材料无规则地贯穿到另1种材料中去，起着“强迫包容”和“协同效应”的作用。中国环氧树脂行业协会(www.epoxy-e.cn)专家表示，影响IPN性能的主要因素有网络的互穿程度、组分比、交联程度，全互穿IPN明显高于半互穿IPN的性能[1]。IPN的橡胶相组分过大，拉伸强度、剪切强度、弯曲强度都急剧降低，增韧效果也差。适当的交联都可获得最佳力学性能，不但韧性大幅度提高，而且拉伸强度也有所提高。但交联含量过高，对提高固化物韧性不利，因为网络链太短，不利于外力作用下的应变，吸收冲击能减小。