一般液体环氧树脂外型

环氧树脂是使用最广泛的热固性树脂之一，具备良好的结构力学性能、热性能、高的有机化学可靠性、耐蚀性、低缩水率，易加工成形和成本费便宜等优势，环氧树脂做为纤维增强复合材质的基材在结构材料中早已获得广泛运用；并且因为其优良的粘合性能、耐磨损性能、绝缘性能，被运用在航天航空、胶黏剂、电子电器、材料等行业。但是纯的环氧树脂脂干固后交联密度高，热应力大，存有质脆、非常容易裂开、耐冲击性能差和耐温性差等缺陷，早已不能满足这种行业对高性能原材料的规定。因而对环氧树脂的改性材料增韧一直是相关研究的热点话题。

一、环氧树脂的增韧方式

现阶段用以环氧树脂改性材料增韧的具体方式有下列几类：

1. 橡胶弹性体材料增韧

橡胶类弹性体材料是较早（上世纪60时代）用以增韧环氧树脂的方式 之一，其工艺较为完善。用以增韧环氧树脂的橡胶需具有2个基本条件，其一为橡胶与环氧树脂在凝固前具备相溶性，而且渗透性好；其二为环氧树脂干固时橡胶可以成功进行析出，呈二相构造。

一般橡胶分子链中的活力端基（如羧基、甲基、羟基等）可与环氧树脂中的活力官能团（如环氧基、甲基等）反映。在环氧树脂干固过程中，橡胶粒子能从基材中进行析出，以分散介质的方式分散化于持续的环氧树脂管理体系中，产生“岛屿构造”。

2. 热塑性塑料增韧

用以增韧的热塑性塑料有聚醚砜（PES）、聚砜（PSF）、聚醚酰亚胺（PEI）、甲基丙烯酸酯酮（PEK）、聚醚醚酮（PEEK）、聚苯醚（PPO）等，这种热塑性塑料不但具备良好的延展性，并且应变速率和耐温性较高，做为增韧剂添加到环氧树脂中一样能产生颗粒物分散介质。

热固性塑料/环氧树脂共混物的各种各样物理力学性能不但与环氧树脂或热塑性塑料本身的类型相关，而且还遭受共混管理体系相构造的危害。环氧树脂共混物在缩聚反应诱发相分离的过程中，在一定标准 ** 系会产生双持续相、反过来转的相构造，即做为少许成分的热固性塑料变成管理体系的持续相，而管理体系的结构力学性能及热电厂性能通常以持续相为主导，因而在具备双持续相构造或反过来转相构造的共混物中能取得不错的增韧结论。

3. 互穿聚合物互联网（IPN）增韧

互穿聚合物互联网（IPN）是构成和构形不一样的均聚物或聚合物互相围绕，缠结而产生的物理学混合物质，共特点是一种原材料无规律地贯彻到另一种原材料中，促使IPN管理体系中二种成分中间造成“协同作用”，起着“逼迫宽容”功效，进而造成出比一般共混物更为良好的性能。

理想化的IPN应该是彻底相溶的，动态性结构力学性能主要表现出均聚物的特性。当干固反映产生时，原先相互溶的增韧因为不参加反映而被混凝土离析分相出去。分散化的增韧剂颗粒物是环氧树脂增韧的重要，增韧剂颗粒物直徑一般在几微米下列。危害IPN性能的主要因素有网上的互穿次序、互穿水平、成分比、化学交联水平，全互穿IPN显著高过半互穿IPN的性能。

当原材料遭到破坏时，裂痕的拓展碰到分散介质颗粒物便支系、转为，进而消耗能量并阻拦裂痕变为缝隙。此外分散介质在原材料承受力时还能具有激发环氧树脂互联网分子结构产生趋向、拉申、形变、空洞化和诱发造成银纹等耗费全过程，进而提升原材料抵御裂痕的拓展力，明显提高延展性。

4. 热致液晶显示屏聚合物增韧

热致液晶显示屏聚合物（TLCP）是一种特殊的高性能热固性塑料聚合物，包含碳链型和主链型二种，其分子式中富含很多的刚度介晶模块（脂类、联苯类、甲基苯乙烯类）和一定量的柔性链段，其结构特点决定了它比一般聚合物具备更高的结构力学性能和耐温性。

运用TLCP增韧环氧树脂是将液晶显示屏井然有序构造固定不动在交联网络中，既可以显著提高环氧树脂的延展性，又能保证干固物具备较好的结构力学性能和耐温性。一方面，TLCP展现“岛屿”式构造，改进了环氧树脂持续相的特性，有益于在地应力功效下造成裁切移动带和微裂痕，松驰裂痕端应力，阻拦裂痕发展趋势，改善管理体系的延展性；另一方面，TLCP又包括自提高、易趋向这一关键特点，在场外功效下，便于原点就地产生颗粒物或微纤，以分散介质的方式存在于环氧基体里，管理体系在地应力功效下，做为分散介质的颗粒物或微纤可引起微裂缝和剪切带，使管理体系消化吸收很多的断裂能，进一步提高管理体系的延展性和抗压强度。

5. 核壳构造粒子（CPS）增韧

核壳构造聚合物（Core-shell latex Polymer）是由二种或两类之上单个根据溶液聚合而得到一类聚合物复合型粒子。粒子内部结构和外面各自聚集不一样成分，表明出特殊的两层或双层构造，核与壳各自具备不一样作用，其核为橡胶，授予产品拉申性能；壳为具备较高热膨胀系数的塑胶，主要功能是使颗粒互相防护推动在基材中的分散化及提升与基础环氧树脂间的相互影响。

根据操纵粒子规格及更改核及壳的成份和核壳的不一样组成，能够获得一系列性能不一样的CSP，环氧树脂能够取得明显增韧实际效果。

6. 刚度纳米技术粒子增韧

纳米技术粒子具备纳米技术规格效用、巨大的比表面和强的界面功效，与环氧树脂分子链产生物理学或有机化学融合的时机多，产生较为理想的远高于分子间作用力的相互作用力，及其结合强度适度的页面，进而造成粒子吸收能量和引起微裂缝的功效，使银纹在环氧树脂中拓展时遭受刚度粒子的氧化和阻拦而停滞不前，防止毁灭性裂开，进而完成环氧树脂的增韧。

7. 柔性链段环氧固化剂增韧

带有柔性链段的生物大分子环氧固化剂增韧环氧树脂，其柔性链段能引线键合到高密度的环氧树脂交联网络中，并在干固过程中造成外部经济相分离，产生密切、松散两色的二相网络架构，进而毁坏干固互联网的均匀性。这类网络架构有益于地应力的分散化，能使原材料内部结构造成塑性形变，改进环氧树脂的延展性。

归纳而言，用以环氧树脂增韧方式有下列四种：

1. 用弹性体材料、热塑性塑料或刚度颗粒物等第二相来增韧改性材料；

2. 用热塑性塑料持续贯穿于热固性树脂中产生互穿互联网来增韧改性材料；

3. 根据更改交联网络的化学结构以提升网链分子结构的活动能力来增韧；

4. 操纵分子结构化学交联情况的不均匀性产生有益于塑性形变的非匀称构造来完成增韧。

二、环氧树脂增韧的原理

现阶段被大家广泛接纳环氧树脂增韧技术性的基础理论有Bucknall等明确提出来的银纹-裁切带基础理论和Kinloch等[7]创建的孔眼-裁切妥协基础理论。除此之外，危害很大的理论是银纹-钉锚基础理论、协同作用原理。

1、银纹-裁切妥协原理：在环氧基体中的橡胶颗粒物做为应力核心，当遭受外力的作用时造成并发展趋势很多的银纹或裁切带，消化吸收很多动能。与此同时橡胶颗粒物又能立即操纵银纹的发展趋势，使其支化、阻碍或停止而不至于发展趋势成毁灭性裂痕，而且裁切带也可以阻拦早已存在的小裂纹进一步发展，使原料的冲击强度进一步提高。（核壳构造粒子（CPS）增韧）

2、银纹-钉锚原理：橡胶与环氧树脂单个或低聚物共混后逐渐先产生均相管理体系，但伴随着干固反映的使用，橡胶从均相管理体系中进行析出，产生无规矩遍布的颗粒物分散介质。橡胶相具备与环氧基体非常的抗拉强度和远高于基材的拉伸强度，裂痕在环氧树脂看中造成并拓宽，橡胶颗粒物引起基材造成银纹在裂痕上。而橡胶颗粒物起公路桥梁或钉锚功效，对裂缝的进一步扩张或拓宽具有管束合闭功效，与此同时平稳银纹在力的方向上是趋向构造，具备抗压强度，进而一同阻拦原材料的宏观经济破裂。（热塑性塑料增韧、橡胶弹性体材料增韧、纳米技术粒子增韧、热致性液晶显示屏聚合物增韧）

3、孔眼-裁切妥协原理：原材料在拉长的过程中，因为橡胶相部分应力造成小裂纹，裂痕前面所遭受的三向应力场与橡胶相干固剩余应力的累加，使橡胶相颗粒物内部结构或橡胶相颗粒物/环氧基体页面裂开而造成孔眼。这种孔眼一方面可减轻裂痕前面积累的三向地应力而耗费很多动能；另一方面又会提升橡胶中的应力，使孔眼化功效进一步产生，而且引起橡胶颗粒物间环氧树脂的部分裁切妥协，进而进一步降低环氧树脂中应力并阻拦破裂产生。（热塑性塑料增韧、橡胶弹性体材料增韧）

4、协同作用：二种或两类之上的化学物质根据某类方法融合成一种混和管理体系，与此同时具备每个成份的特性。根据不一样的的工艺，能够依照预订的规定充分运用各组成部分的优势，相辅相成缺陷，获得一种扬长补短的新管理体系。有时混和管理体系在一些领域的性能乃至会超出它的全部成分。此外“逼迫宽容效用”和“协同作用”较为相仿，指用混和管理体系中一种成分的优势去遮盖另一种成分的缺陷，提升总体性能。“协同作用”不仅能够用以环氧树脂的增韧，还可用于改善环氧树脂的其他特性。（互穿聚合物互联网（IPN）增韧原理）

三、环氧树脂增韧技术性的分别缺陷

1、橡胶弹性体材料增韧：在环氧树脂中添加橡胶类弹性体材料尽管能够大大提高原材料的冲击韧性，但与此同时牺牲了原材料的弯曲刚度（如弹性模具和抗压强度）、耐高温性能（如Tg）。

2、热塑性塑料增韧：热固性塑料聚合物增韧环氧树脂时，热塑性塑料难溶解于一般有机溶剂，并且干固和生产加工标准规定较高，通常要添加15-20％的量才可以达到最佳的增韧实际效果，这必然地增加了环氧树脂管理体系的黏度，限制访问其运用。

3、互穿聚合物互联网（IPN）增韧：IPN的橡胶相成分太大，抗压强度、抗剪切强度、抗弯曲强度都大幅度减少，增韧实际效果也差。适度的化学交联都可以获得的结构力学性能，不仅延展性大大提高，并且抗拉强度也逐步提高。但化学交联成分太高，对提升干固物延展性不好，由于互联网链过短，不益于外力的作用下的应变力，消化吸收冲击性减少。

4、热致性液晶显示屏聚合物增韧：热致性液晶显示屏聚合物增韧环氧树脂，其应变速率、耐高温性能、拉申性能基本上不会改变，但增韧实际效果比不上弹性体材料增韧；但生成和原材料由来艰难，造价成本高，熔点高导致生产加工艰难，在环氧树脂中遍布不均匀。用热致性液晶显示屏高聚合物增韧环氧树脂，要注意在增韧过程中液晶显示屏聚合物不可以产生纤维、杆状或椭球面状的介晶地区，一起要提高液晶显示屏聚合物与环氧树脂的相溶性，使改性材料的环氧树脂得到更快的增韧实际效果。

5、刚度纳米技术粒子增韧：刚度纳米颗粒尽管能够提升基材延展性的一起提升抗压强度、刚度和耐温性，做到既增韧又提高的目地，摆脱弹性体材料等增韧发生的难题。但纳米技术粒子在分散化过程中非常容易产生团圆，限制访问其运用。一般要对纳米技术粒子开展表层装饰，改进它与环氧树脂的页面，使其在环氧树脂中能有优良分散化。

6、柔性链段环氧固化剂增韧：柔性链段引进环氧树脂或环氧固化剂分子链，一方面环氧树脂分子链的旋转更加非常容易，分子结构构像多；另一方面降低了环氧树脂的交联密度，因而软性环氧固化剂增韧同时也降低了抗压强度和应变速率。