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環氧樹脂“海島”增韌機理

發布時間:2016-12-14 閱讀次數:

       電氣、電子材料及其複合材料的飛速發展,使環氧樹脂正由通用型產品向高功能性、高附加值產品係列方向發展;然而環氧樹脂雖然環氧樹脂具有良好的綜合性優勢,但同樣存在致命的“脆性”弱點。應用的飛速發展趨勢,使得對其增韌機理的研究日益深入,增韌機理的研究對於尋找新的增韌方法提供了理論依據,新的增韌方法及增韌劑不斷出現。據專家介紹,“海島結構”增韌就是其中一種,增韌是將環氧樹脂固化物均相體係變成1個多相體係。“海島結構”就屬於這種體係,即增韌劑聚集成球形顆粒在環氧樹脂交聯網絡構成的連續相中成為分散相,分散相顆粒直徑通常在幾微米以下。

    “海島結構”是增韌劑聚集成球形顆粒,在環氧樹脂交聯網絡構成的連續相中成為分散相,分散相顆粒直徑通常在幾微米以下。“海島結構”一經形成材料抗開裂性能就會發生突變,即材料的斷裂韌性大幅度提高,而材料所固有的力學性能、耐熱性能損失較小。以往對增韌機理的研究比較側重於橡膠顆粒或具有優異性能的塑料對增韌的作用,而忽視了環氧樹脂基體結構的影響。實際上環氧樹脂固化物平均網鏈艮度對橡膠增韌作用有重要影響。中國環氧樹脂行業協會專家表示,當“海島結構”中分散相顆粒是模量較低的彈性體時,其主要作用是誘發環氧樹脂基體發生屈服和塑性變形,從而大幅度提高斷裂韌性。沒有“海島結構”的存在就無法發揮環氧樹脂基體形變耗能的潛力。當然橡膠顆粒自己發生形變、撕裂對韌性有貢獻,但隻有在樹脂交聯密度很高不易發生形變時才占主導地位。

      中國環氧樹脂行業協會專家介紹說,“海島結構”增韌就是其中一種,增韌是將環氧樹脂固化物均相體係變成1個多相體係。國內對CTBN在環氧樹脂固化物中“海島結構”形成與否對增韌的影響進行了實驗,結果發現凡足能形成“海島結構”,斷裂韌性就成倍增加,熱變溫度下降較小;如不能形成“海島結構”,即使是CTBN對該係統而言,也僅能起到增柔作用,不能稱其為增韌劑。基於以上認識,國內開發出適合於環氧樹脂/酸酐體係的“海島型”環氧樹脂增韌劑,並建成了年產百噸試產車間。它是一種帶有不同活性端基通過酯鍵或胺酯鍵將不同種類的鏈段聯結起來的聚合物的混合物,其改性環氧樹脂/酸酐體係的根本原因在於樹脂固化前它能與之相溶,固化過程中它又能與之分離形成顆粒適宜的“海島結構”之故。