环氧树脂增韧改性研究进展

李文可

摘 要：伴随我国工业领域的不断发展，所使用到的复合材料不断更新，以环氧树脂为基体的复合材料属于工业领域使用的基本复合材料。环氧树脂可使用于多个方面，介于其自身机械强度较高、可加工的性能較好等优点可使用于纤维增强及防腐涂料等多种复合材料中。但环氧树脂在实际应用过程中会存在部分不足，其中包括耐冲击性能较差、脆性较大等，为了使环氧树脂更好地应用于工业领域，就要借助于不同的方法对其增韧方面进行改性处理。本文主要对环氧树脂增韧改性进展进行研究，文章分两个部分进行阐述，先对环氧树脂基本概念进行了介绍，后从多个方面对环氧树脂增韧改性研究进展进行了详细分析。

关键词：环氧树脂;增韧改性;研究进展

1 环氧树脂基本概念的介绍

环氧树脂属于热固性能较好的树脂，其分子结构中含有环氧基团，通常情况下要使该材料具有很强粘接强度且具有较好的介电性能，可借助于固化剂进行固化，常使用固化剂包括酸酐类、胺类等，经过固化之后，环氧树脂的耐腐蚀性能及动力学基本性能和固化收缩率等都会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与国民经济相关的多个领域。一般而言，环氧树脂在经过固化之后会呈现为交联程度较高的三维网状结构，但也有一定的缺点，包括材料本质较脆、耐热及冲击性能不够好、韧性不够等，缺点的出现会在一定程度上制约材料的使用范围和效果。为了使环氧树脂更好地应用于各个领域，要对其增韧改性进行详细研究。

2 环氧树脂增韧改性研究进展的详细分析

2.1 借助于橡胶粒子对环氧树脂进行增韧改性

使用橡胶粒子对环氧树脂进行增韧改性的方法属于目前研究较多的方法，所使用橡胶粒子要满足的条件包括：一方面该橡胶粒子要和环氧树脂具有很好的相容性能，另一方面在环氧树脂固化之后，所使用橡胶粒子要能够从环氧树脂中进行析出，达到两相的分离。常使用的橡胶粒子包括很多种类，包括端羟基聚丁二烯类、聚硫类、端羟基丁苯类等橡胶，在多种类橡胶中使用情况较好的种类为本身具有活性端基的腈类橡胶，该橡胶的状态为液体状态，其本身所具有的活性端会与环氧树脂的环氧基团进行反应，主要表现为化学键的连接，使两种材料的相容性能得到提高。橡胶也会含有很多种类的活性端基，其中包括羧基、环氧基等。增强韧性的方法包括物理法、聚物法及共聚法等工艺，物理法体现为共混的方式，聚物法可用于端异氰酸酯基，共聚法主要体现为接枝的方式。

2.2 借助于热塑性树脂对环氧树脂进行增韧改性

在上世纪八十年代，国外已采用热塑性树脂来增强环氧树脂的韧性，热塑性树脂整体表现为性能稳定的状况，其分子结构为线型，在较热的环境中会呈现为软化状态，在较冷的环境中会呈现为硬化的状态，且者两种状态下都不会发生化学作用。采用热塑性树脂增加韧性的主要原理为借助于环氧树脂的裂纹，会起到桥连的作用，加入热塑性树脂后会在一定程度上阻碍裂纹进一步扩展，达到增韧的作用。常使用的热塑性树脂包含聚醚砜、聚醚、聚苯醚等多种类，使用这些种类的聚苯醚可有效避免固化物的弹性模量，也不会对耐热性产生很大影响。

2.3 借助于TLCP对环氧树脂进行增韧改性

TLCP属于具有热塑性的聚合物，其实际性能会很高，其具有高度分子有序且具有一定深度的聚合物网络，将液晶的有序性和网络的交联进行结合，在熔融状态下回表现为液晶的形状，整体结构表现为直链，在受热或者受冷环境下不会受到很大的影响。加入TLCP之后可提高环氧树脂的韧性，也可起到提高耐热性的作用，使用该材料的增韧改性效果优于热塑性树脂，且TLCP所使用的量也很小。

2.4 借助于无机纳米粒子对环氧树脂进行增韧改性

无机纳米材料自身具有很多的优点，其中包括自身的纳米尺寸效应、宏观量子隧道效应等都可提高材料的表面活性，纳米粒子还有很高的表面性能，需要配对的原子会比较对，在实际加入环氧树脂种时可借助于物理结合的方式也可以借助于化学结合的方式，两者结合过程中相容性能很好。当材料的承受载荷变大时环氧树脂的韧性会进一步增强，当环氧树脂材料受到外力作用时，纳米粒子可在一定程度上减小环氧树脂所承受的载荷，是环氧树脂本身的裂纹得到偏转，裂纹的扩展也会进一步钝化，对裂纹产生钉锚作用，防治裂纹进一步扩展，防治出现更严重的开裂情况，在提高材料韧性的同时也可提高环氧树脂的冲击强度和拉伸强度，相应弹性模量也会得到增强，实际作用机理包括多种作用的同时产生影响。

3 结语

总结可得，环氧树脂本身属于热固性能较好的树脂，介于其本身机械强度较高、可加工的性能较好等优点，其复合材料在相关工业领域被广泛应用。实际应用过程中环氧树脂也有部分缺点存在，为了增强环氧树脂的韧性，可借助于橡胶粒子、热塑性树脂、TLCP、无机纳米粒子等达到增韧改性的效果，使环氧树脂更好地应用于工业领域。

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