液晶聚合物增韧热固性树脂
液晶聚合物增韧热固性树脂
摘要：简要介绍液晶聚合物的基本概念，综述了近年来液晶聚合物的研究进展。由于现有的热固性树脂增韧方法存在种种缺陷，热致型液晶正取代橡胶性体、热塑性塑料等成为新一类热固性树脂增韧剂，与其它方法相比，该法增韧果好，改性体系衬热性、模量高。从液晶聚合物增韧、液晶单体/低聚物增韧、液晶固化剂增韧三个方面综述了现阶段热致型液晶增韧热固性树脂的研究进展。
关键词：液晶聚合物，增韧，热致型液晶，液晶单体/低聚物，液晶固化剂
1.液晶聚合物
1.1液晶聚合物的分类及性能
液晶聚合物是一种兼有固体和液体部分性质的过渡中间态---液晶态，其分子排列介于理想的液体和晶体之间，呈一维或二维的远程有序----分子排列在位置上显示无序性，但在分子取向上任有一定程度的有序性，表现出良好的各向异性。
根据分子排列有序性不同，大致可分为向列型（nematic）、近晶型（sematic）和胆甾型（cholesteric）三种类型。按液晶的形成条件又可分为溶致性、热致性和压敏性液晶。
液晶聚合物材料具有高强度、高模量、耐高温、低膨胀系数、低成型收缩率以及良好的介电性和耐化学腐蚀性等一系列优异的综合性能。在电子电器、航空航天、光纤通讯、汽车工业、机械制造和化学工业等领域具有广阔的应用前景[1]。
1.2国内外液晶高分子聚合物的研究进展
1972年美国Du Pont公司研究成功的Kevlar系列溶致液晶纤维标志着合成高分子液晶开始走向市场,并引起人们广泛的兴趣。1984年Darto和Manufacturing 公司开发聚芳酯热致LCP并首次实现了热致LCP的工业化。
英国ICI公司的VICTRES-SRP LCP已经有4个品种投入生产,新一种拉伸强度高达200 MPa,悬臂缺口冲击强度为130 J/m2的新品种[2]。德国BASF公司的ULTRAX已经研制出三种基本新品种,其中两种是耐高温的特种工程塑料.另外,德国Hoechst公司将新型Vectra LCP作为热塑性工程塑料在世界X围内推广,目前投放市场的有30余种商品级及专用级产品[3]。
周其凤等[4]从分子设计的角度提出了“含二维液晶基元的液晶高分子”概念,并合成了一系列T型、X型二维液晶基元的液晶高分子.这类液晶高分子材料有别于一维液晶基元的液晶高分子材料,经过精心的分子设计,比如将二维液晶基元的其中一维方向的结构部分固定于分子主链之中而构成主链的结构成分,而使另一维方向上的结构部分作为侧基,因而可望制得力学各向异性较弱的高强度、高
模量材料。
树枝状高分子为美国Dow化学公司的Tomalia和South Florida大学的Newkome在80年代中期提出的[5-6].这类新的树枝状高分子具有规整的分子结构,其分子体积、形状和功能基团可在分子水平上精确设计和控制.后来Percec[7]首次合成了树枝状液晶高分子,由于Percec未采用逐步发散或收敛法,产品结构不规整,分子量不单一.X其震等[8]合成了结构规整的硅碳烷的树枝状液晶高分子,但分子量偏低。
今后LCP发展的主要方向可以归纳为:(1)降低成本，(2)降低制件的各向异性，(3)在改善加工性的同时取得耐热性和机械性能的综合平衡。
2 热固性树脂的增韧
固化后的热固性树脂是一类具有高交联密度的网络结构聚合物，具有良好的机械性能、电性能和粘接性能。其主要代表有环氧树脂(EP)、不饱和聚醋树脂(UP)、双马来酞亚胺树脂(BMI)等，它们广泛用于机械、化工、电子电气和航空航天等领域。然而，热固性树脂交联结构的最大弱点在于固化产物性质较脆、耐冲击和耐应力开裂性较差，因此应用受到了一定的限制。为此，国内外科研工作者针对热固性树脂的增韧改性进行了大量的研究。
最初采用橡胶弹性体增韧热固性树脂，树脂韧性成倍提高，但这往往以牺牲耐热性和弹性模量为代价。80年代研究的热点转向用热塑性聚合物增韧热固性树脂，树脂的韧性、模量等都有不同程度地升高，耐热性下降不大;但是，由于热塑性聚合物的溶解性和流动性较差，其混熔体的粘度较高、成型工艺性较差。80年代末，人们又提出了互穿网络(IPN)增韧热固性树脂这一技术，取得了较好的效果;美中不足的是，该法同样会导致改性树脂耐热性下降，限制了材料在高温领域的应用。
3 热致型液晶增韧热固性树脂的研究
随着对热致型液晶(TLC)研究的广泛深入，TLC增韧热固性树脂的研究引起了科学界的普遍关注。该法的优点在于在提高树脂韧性的同时，耐热性、模量等也有一定程度的提高。目前，TLC增韧热固性树脂的方法主要可以分为热固性树脂与液晶聚合物(LCP)共混/共聚、热固性树脂与液晶单体/低聚物(LCM)聚以及热固性液晶固化剂(LCC)共聚等。
3.1 与液晶聚合物共混、共聚
LCP具有热稳定性好收缩应力低机械性能和耐候性能优良等特点，在其液晶相转变区域，LCP能形成微纤取向结构，产生高度的自增强、增韧作用。与热塑性聚合物相比，LCP增韧热固性树脂体系在增韧效果相同的情况下，其用量仅为热塑性树脂的25%~30%，因此显示出良好的应用前景。
3.1.1增韧机理
关于LCP增韧热固性树脂的增韧机理，目前有以下几种见解。Cafagna等[9]认为，LCP在改性树脂中起到了裂纹钉锚作用。LCP作为第二相(刚性与基体接近)，具有一定的韧性和较高的断裂伸长率，只要LCP体积分数适当，就可以对裂纹扩展起到约束闭合的作用，从而阻止了裂纹的进一步扩展，达到增韧的目的。也有人发现[10]，LCP在改性树脂中还可以起到引发银纹和剪切带作用。LCP具有自增强、易取向的特性，在外力作用下易形成颗粒或微纤，以分散相形式存在于树脂基体中，在应力作用下，作为分散相的LCP可以引发银纹和剪切带，使裂纹端部的应力集中得到松弛，阻碍裂纹的扩展，体系消耗了大量能量，从而使树脂韧性得到提高。
3.1.2研究现状
Cafagna[9]将聚对苯二甲酸乙二醇一对经基苯甲酸共聚酷PET/PHB60与可溶于环氧树脂的芳香聚醋(PAr)ARDEL-D100共混、熔融纺丝，使LCP在热塑性塑料中原位生成微纤结构，然后将这些细丝添加到Epon825中;在固化过程中，起载体作用的PAr溶解到环氧树脂中，剩下的LCP则以微纤形式保存下来。实验表明，仅加入2%的LCP，环氧树脂的断裂韧性就已提高了20写，Tg及弹性模量则基本没有变化;在一定X围内，随着LcP含量的增加，材料韧性明显改善。王惠民等[11]采用同样的成型工艺，将PET/PHB与PAr或聚碳酸醋(PC)共混、熔融纺丝所制得的细丝添加到环氧树脂中，当LCP含量为4%时，环氧树脂的韧性提高到原来的2.73倍，断裂能(Gic)提高到3.82倍，并且耐热性和模量均有提高。
直接将EP、LCP、增容剂以及固化剂熔融共混后固化，同样可以获得较好的增韧效果。梁伟荣[10]、陈秋明[l2]等用热致液晶聚合物KU9221增韧环氧树脂E 一51，当LCP含量为2写~4写时，环氧树脂的冲击强度提高近2倍，拉伸破断功提高2~4倍，弹性模量和玻璃化转变温度(Tg)也有所提高。曹有名等[l3]用PET 一PHB增韧环氧树脂E一44，当PET一PHB用量为10%时，拉伸强度增加了99%，冲击强度增加了150%，弹性模量也有所增加。姚康德等[l4]发现，少量PET 一PHB的存在同样可以改善环氧树脂几附近的伸长率。
米军等[15]提出用LCP与热固性树脂复合形成半互穿网络(SIPN)的思路，采用含柔性链的热致型液晶聚醋酞亚胺(LCPEI)与二苯甲烷双马来酞亚胺(BMD在溶液中充分混合，使之发生一定的共聚反应，然后干燥、加热，使BMI交联形成SIPN结构。该产物具有较好的耐热性，用SEM可以观察到液晶的簇状结构，表现出液晶相的增韧增强特性。
3.2 与液晶单体/低聚物共聚
尽管LCP增韧热固性树脂能取得令人满意的效果，但是LCP的熔点高、熔体粘度大、溶解性差、取向条件苛刻，因此该技术的成型工艺性较差。LCM与LCP
相比，其熔点较低、在介晶域X围内的粘度较低、溶解性好、取向条件温和，故成型工艺性较好;与被改性树脂的相容性较好，相界面粘接性优于LCP增韧体系;另外，由于LCM固化后可以形成高度交联的网络结构，材料的耐热性、机械性能会更高，因此具有更好的应用前景。
3.2.1增韧机理
在热固性树脂中加入一定量的LCM，改性树脂在一定条件下便可以形成取向有序的介晶域，这种取向结构通过固化交联以微纤、颗粒等形式被不可逆地固定下来。当材料受到外界冲击作用时，这些介晶域能像宏观纤维增强基体一样，承受应力并起到分散应力的作用，阻碍裂纹的扩展，吸收更多的能量，从而表现出较高的韧性[l6]。
3.2.2研究现状
X孝波[l7]等以单官能团液晶环氧树脂增韧环氧树脂E一44，其固化物具有较高的强度和韧性。钟文斌等[l8]采用含联苯类介晶基元的环氧低聚物LCPE增韧环氧树脂E一44，当LCPE含量为3%时，改性体系的拉伸强度提高了16.gMPa，Tg提高了49℃，起始失重温度提高了38℃。陈立新[19]采用含芳酷类介晶基元的环氧化合物PHBHQ增韧普通的CYD-128树脂，当PHBHQ含量为50写时，浇铸体的冲击强度为40.IkJ/mZ，比改性前的CYD-128体系(23.okJ/m，)提高了近0.7倍，热变形温度(HDT)提高了近300C。采用PHBHQ与BMI和4，4’一二氨基二苯基双酚A(DDBA)的预聚体共聚交联，固化物的冲击强度大大提高，未固化树脂的加工工艺性也得到了改善[l6]。
3.2.3影响因素
LCM增韧热固性树脂的关键在于各向异性介晶域的形成及固定，因此，影响LCM增韧热固性树脂改性效果的主要因素有以下几点:
(1)固化剂的选用。常鹏善等[20 ]比较了4，4，—二氨基二苯甲烷(DDM)、4，4’—二氨基二苯矾(DDS)、4，4’—二氨基二苯醚(DDE)三种固化剂，发现PHBHQ/DDM固化体系的凝胶时间过短，DDS、DDE的熔点过高;将DDE、DDS、DDM按1:2.5:5的比例混合后，所得固化剂的熔点、固化体系的凝胶速度均能满足上述要求，且固化产物具有较高的冲击强度。
(2)初始固化工艺的制定。常鹏善[21]比较了PHBHQ/E—51/混合胺改性体系分别在120℃/lh、100℃/lh、100℃/2h起始固化的固化物性能，发现初始固化工艺为100℃/1h时固化物的冲击强度明显高于其它两者。
(3)LCM的加入量。一般来说，LCM用量越多，冲击强度、耐热性提高幅度就越大;但应注意LCM与被改性树脂间的相容性和分散性，否则会适得其反。3.3与液晶固化剂共聚
液晶固化剂又名反应性液晶增韧剂，采用LCC与环氧树脂/胺类固化剂体系
共聚，是环氧树脂增韧研究的一个新方向。
3.3.1增韧机理
LCC的特点是结构中既含刚性介晶基元(一般为芳醋类)、柔性链，又含可促进环氧树脂/胺类固化剂体系固化反应的活性功能基团，因此该类活性增韧剂在键合入环氧树脂固化体系后，就可以形成刚柔相间的两相网络结构;当环氧树脂受到外界能量冲击时，均匀分散在紧密网络中的微橡胶相可有效地分散应力，从而使改性体系的冲击强度得到大幅度提高，而其中的介晶结构对模量及Tg的保持或提高具有重要作用[22]。
3.3.2研究现况
X保龙等[23]采用含乙二醇醚(PEG)柔性间隔链的胺类活性增韧剂LCEUPEG 改性环氧树脂E—51/双氰双胺体系，改性体系的冲击强度较单纯的E—51/双氰双胺体系提高了3~7倍，模量略有增加，但Tg略有下降;用含环氧丙烷聚醚(PPG)柔性间隔链的活性增韧剂LCEUPPG改性环氧树脂E—51/双氰双胺体系，改性体系的冲击强度同样获得提高，模量基本不变，Tg略有上升[24-26]。韦春等[27]通过含酷类介晶基元的全芳复合二元酞氯(TOBC)与多元胺的反应，制得了一种新型热致型胺类液晶固化剂，将它加入到CYD一128/DDS固化体系中，LCC含量仅为3％，改性体系的拉伸强度就已提高了50%，冲击强度提高了近1倍，Tg、Td 也有明显提高。采用两种不同的LCc复合增韧CYD一128/DDS体系，改性体系的冲击强度最大提高3.5倍，拉伸强度提高1.6倍，弯曲强度提高1.26倍，弯曲模量提高1.1倍，Tg提高60℃[28]。此外，X保龙等[29]还采用了侧链含介晶基元的丙烯酸醋共聚物(LCGMB)增韧E—5l/DDM体系，当LCGMB为10%时(其中GMA:HEMA:MMA:BA摩尔比为4，10，26，60)，改性体系的冲击强度提高了100%，模量提高了10%，Tg略有上升。
4展望
TLC增韧热固性树脂的研究目前还处在研究阶段，不仅被改性树脂基体的品种有限(大多局限于EP、BMI等)，而且对于增韧机理的研究还欠完善。例如，当TLC加入树脂基体中时常常存在以下几个问题:(l)液晶的有序性对固化过程有何影响;(2)在固化过程中液晶相是如何被保留下来的;(3)液晶的有序性对固化物的性能有何影响;(4)被改性树脂基体对TLC的液晶相、固化产物的液晶相及液晶相在固化过程中的变化有何影响。目前，尚未有人对上述问题进行过系统的研究报道。因此，有关TLC增韧热固性树脂的研究及应用仍有待于科研工作者的进一步探索。
参考文献
[1] Huang M R, Guang H. Synthesis and characterization of liquid crystalline polymer from p-hydroxybenzoicacid, poly(ethyleneterephthalate) and third monomers[J].Journal of Applied Polymer Science, 1997, 66:2129-2138.
[2] 薛怡伦.优异的新型高分子合成材料液晶聚合物[J].化工, 1992, (2):27~34.
[3] Zhuang P, Ky T, White J L. Characteristics of hydroxybenzoic acid-ethylene therephthalate copolymers and theirblends with polystyrene poly carbonate, and polyethylene terephthalate[J]. Plastics &Rubber Weekly,1996,(5):1632.
[4] Zhou Q F, Li Z F , Zhang Z F ,et al. Studies on the post polymerization of a liquid crystal polymerwith X shaped mesogens. Macromolecules, 1989, 22(9): 3821~3823
[5] Tomalia D A, Baker H, Dewald J, et al . A new class of polymers: Starburst dendritic macromolecules.Polymer J, 1985, 17(1): 117~132
[6] Newkome G R, Yao Z, Baker G R, et al. Cascade molecules: A new approach to micelles. J Org Chem,1985, 50(11): 2003~2004
[7]Percec V, Kawasumi M. Synthesis and chracterization of a thermotropic nematic liquid crystalline den-drimeric polymer. Macromolecules, 1992, 25(15): 3843~3850 [8]X其震,孙继润,X利等.硅碳烷树枝状液晶的研究.高等学校化学学报,1997,18(1):158~159
[9]CafagnaC，NieolaisiL，AmendolaE，etal.JApplPolymSci，1992，44:1465
[10]梁伟荣，王惠民.玻璃钢/复合材料，1997，4:3
[11]王惠民，益小苏.高分子材料科学与工程，1998，18(1):66
[12]陈秋明，等.工程塑料与应用，1998，26(5):24
[13]曹有名，石胜伟，孙军，等.某交通大学学报，2001，35(2):187
[14]姚康德，等.热固性树脂，1992，(3):52
[15]米军，X孝波，蔡兴贤.某联合大学学报(工程科学版)，1998，25:69
[16]陈立新，王汝敏，蓝立文，等.材料科学与工程，2001，19(1):109
[17]X孝波，朱蓉琪，蔡兴贤.热固性树脂，1997，(1):13
[18]钟文斌，王霞瑜.粘接，2000，2-(z):27
[19]陈立新，王汝敏，常鹏善.热固性树脂，2001，16(3):1
[20]常鹏善，左瑞霖，王汝敏，等.高分子学报，2002，(5):682
[21]常鹏善.液晶环氧增韧环氧树脂基体的研究.[硕士学位论文]某:西北工业大学，2001
[22]X保龙，唐广粮，石可瑜，等.南开大学学报(自然科学)，1999，32(20):1
[23]X保龙，唐广粮，石可瑜，等.高等学校化学学报，1998，19(11):1832
[24]X保龙，唐广粮，由英才，等.高分子学报，1999，(1):74
[25]X保龙，唐广粮，由英才，等.高分子学报，1998，(5):573
[26]ZhangBaolong，TangGuangliang，ShiKeyu，etal.JofApplPolymSci，1999，71:177
[27]韦春，钟文斌，谭松庭，等.中国塑料，2001，15(5):42
[28]韦春，谭松庭，X敏娜，等.材料科学与工程，2001，19(4):56
[29]ZhangBaolong，LiaoShaowen，ShiKeyu，etal.JofApplPolymSci，1999，73:1787
环氧树脂增韧改性新技术
Vol 134No 18 ?14?化工新型材料 N EW CH EMICAL MA TERIAL S 第34卷第8期2006年8月 作者简介:宣兆龙,男,博士,从事兵器防护材料与技术的教学与科研工作,已发表论文40余篇。 环氧树脂增韧改性新技术 宣兆龙 易建政 (军械工程学院三系,石家庄050003) 摘 要 综述了环氧树脂的增韧改性研究,着重讨论了热塑性树脂、热致液晶聚合物和互穿网络结构等环氧树脂增韧改性新技术。 关键词 环氧树脂,增韧,改性 N e w technology of modif ication toughening epoxy resin Xuan Zhaolong Yi Jianzheng (Depart ment 3of Ordnance Engineering College ,Shijiazhuang 050003) Abstract Study of modification methods and mechanism for epoxy toughened is reviewed with 46references. More effective technologies ,such as toughening modification with thermoplastics ,thermotropic liquid crystalline poly 2mer (TL CP )and interpenetrating polymer network (IPN )are also discussed in briefly. K ey w ords epoxy resin ,toughening ,modification 环氧树脂(EP )具有高强度和优良的粘接性能。但因其固化物质脆,易产生裂纹等缺陷,在材料的耐 疲劳性能和抗横向开裂性能方面难以满足工程技术的要求,使其应用受到了一定的限制。为此国内外学者对EP 进行了大量的改性研究工作,以改善其韧性。 目前EP 的增韧途径主要有3种:①在环氧基体中加入橡胶弹性体、热塑性树脂或液晶聚合物等分散相来增韧。②用热固性树脂连续贯穿于EP 网络中形成互穿、半互穿网络结构来增韧。③用含有“柔性链段”的固化剂固化环氧,在交联网络中引入柔性链段,提高网链分子的柔顺性,达到增韧的目的。本文主要综述了热塑性树脂、液晶聚合物、互穿聚合物网络改性EP 的研究进展。 1 热塑性树脂增韧EP 在EP 基体中加入一定量的高性能热塑性树脂,不仅能改进EP 的韧性,而且不降低其刚度和耐热性。热塑性树脂增韧EP 一般采用剪切屈服理论或颗粒撕裂吸收能量及分散相颗粒引发裂纹钉铆机 理来解释[1,2]。用于增韧EP 的热塑性树脂主要有聚酰亚胺(PI )、聚醚酰亚胺(PEI )、聚醚砜(PES )、聚砜(PSF )等。 1.1 聚酰亚胺(PI)增韧EP EP 与PI 共混是通过PI 与环氧预聚体混合然 后反应而得到的。这类树脂最初制备时是均相的,在一定转化率时树脂发生液2液相分离,从而在最终固化的材料内部产生一系列形态结构,这些主要依赖于热塑性塑料的原始质量和临界组成的对比关系[3,4]。 Biolley 等[5]用具有相当高T g 的二苯酮四酸二 酐(B TDA )和4,4’2(9氢292亚芴基)二苯胺(FBPA )合成的可溶性PI 改性四缩水甘油基二苯甲烷2二氨基二苯砜EP 体系(T GDDM /DDS/PEI )。固化后的树脂用扫描电镜观察没有发现相分离,并且动态力学分析表明共混组分间能完全相容。Li 等[6]通过用4种不同的二氢化物和2种不同二元胺[1,32二(32氨基苯氧基)苯,即A PB ;2,2’2(42(42氨基苯氧基)苯基)丙烷,即BA PP ]合成一系列有机溶性的芳香族聚亚胺酯来增韧EP (Epon828),DSC 发现
酚醛环氧水性化
酚醛环氧树脂水性化改性的方法及其影响中国玻璃钢综合信息网日期: 2008-03-20 阅读: 1759 字体:大中小双击鼠标滚屏 前言 作为三大通用热固性树脂之一, 环氧树脂以其优良的工艺性能、机械性能和物理性能, 广泛应用于机械电子、航空航天、交通、建筑等领域[1] 。随着对环境保护的要求日益迫切和严格, 传统溶剂型环氧树脂的应用受到了很大的限制。为解决这一问题, 从20 世纪70 年代起, 人们开始研究具有环境友好特性的水性环氧树脂体系。 目前, 对环氧树脂水性化改性的方法可分为两大类, 即外加乳化剂法[3 ,4] 和化学 改性法[5] 。外加乳化剂法是在加入一定量乳化剂的作用下, 借助于超声波振荡、高速搅拌或均质机乳化等手段将环氧树脂以微粒状态分散于水中, 形成稳定的水乳液。这样得到的乳化体系一般难以达到理想的贮存稳定性。同时由于使用了较多的乳化剂, 这些乳化剂最终大部分会留在固化物中, 从而使固化物的机械性能、耐水性和耐溶剂性等比溶剂型的差。化学改性方法主要是通过打开环氧基引入极性基团[6] 和通过自由基引发接枝反应[7 ,8] 将极性基团引入环氧树脂分子链上, 使环氧树脂获得水溶性或水分散性。但开环反应会使改性树脂失去部分具有较大反应活性的环氧基, 因而仅适合多官能团(f >2) 环氧树脂的改性, 否则, 改性物难以形成高度交联结构, 固化物的性能差。接枝反应一般是将环氧树脂溶于溶剂中, 再投入丙烯酸类单体( 如甲基丙烯酸、丙烯酸等) 及引发剂[9] , 靠自由基的转移使环氧树脂分子中的亚甲基— CH 2 — ( 或— CH — ) 成为活性点而引发丙烯酸类单体聚合。这种方法虽然理论上不破坏环氧基, 但接枝反应与丙烯酸类单体的自聚是一对竞争反应, 接枝率难以控制, 而且, 丙烯酸的羧基在适当温度下也可以和环氧基反应, 可见, 接枝反应工艺复杂, 产物结构难以控制。 本文选用酚醛环氧树脂F-51, 用一定量的二乙醇胺与F-51 树脂分子中少部分环氧基发生加成反应引入亲水基团, 使每个树脂分子中保留尽可能多的环氧基, 这样, 一方面使树脂具备了水溶性或水分散性, 另一方面又保留了相当数量的环氧基, 使改性树脂的亲水性和反应活性达到合理的平衡, 从而克服了以往改性方法难以两者兼得的矛盾, 具有优良的应用价值。 图1 表示二乙醇胺与F-51 树脂加成后的改性树脂的基本结构。
环氧树脂的增韧改性研究
环氧树脂的增韧改性研究 环氧树脂是由具有环氧基的化合物与多元羟基化合物(双酚A、多元醇、多元酸、多元胺) 进行缩聚反应而制得的产品。环氧树脂具有高强度和优良的粘接性能,可用作涂料、电绝缘材料、增强材料和胶粘剂等。但因其固化物质脆,耐开裂性能、抗冲击性能较低,而且耐热性差,使其应用受到了一定的限制。为此国内外学者对环氧树脂进行了大量的改性研究工作,以改善环氧树脂的韧性。 目前环氧树脂的增韧研究已取得了显著的成果,其增韧途径主要有三种: ①在环氧基体中加入橡胶弹性体、热塑性树脂或液晶聚合物等分散相来增韧。②用热固性树脂连续贯穿于环氧树脂网络中形成互穿、半互穿网络结构来增韧。③用含有“柔性链段”的固化剂固化环氧,在交联网络中引入柔性链段,提高网链分子的柔顺性,达到增韧的目的。 1 橡胶弹性体增韧环氧树脂 橡胶弹性体通过其活性端基(如羧基、羟基、氨基) 与环氧树脂中的活性基团(如环氧基、羟基等)反应形成嵌段;正确控制反应性橡胶在环氧树脂体系中的相分离过程是增韧成功的关键。自Mc Garry发现端羧基丁腈橡胶(CTBN) 能使环氧树脂显著提高断裂韧性后的几十年间,人们在这一领域进行了大量基聚醚、聚氨酯液体橡胶、聚的研究。据文献报道,已经研究过的或应用的对环氧树脂增韧改性的橡胶有端羧硫橡胶、含氟弹性体、氯丁橡胶、丁腈橡胶、丙烯酸丁酯橡胶等。通过调节橡胶和环氧树脂的溶解度参数,控制凝胶化过程中相分离形成的海岛结构,以分散相存在的橡胶粒子中止裂纹、分枝裂纹、诱导剪切变形,从而提高环氧树脂的断裂韧性。 目前用液体橡胶增韧环氧树脂的研究有两种趋势。一种是继续采用CTBN 增韧环氧树脂体系,重点放在增韧机理的深入探讨;另一种是采用其它的合适的液体橡胶,如硅橡胶、聚丁二烯橡胶等。D1 Verchere[1 ] 等研究端环氧基丁腈橡胶(ETBN) 对双酚A 型环氧树脂的增韧效果, 当ETBN 含量为20wt %时, 树脂的断裂韧性GIC 由01163kJ / m2 提高到01588kJ / m2 ,比增韧前提高了3倍多。韩孝族[2 ]等用端羟基丁腈橡胶(HTBN) 增韧环氧/ 六氢邻苯二甲酸酐体系, 当HTBN 含量达20phr 时,增韧树脂的冲击强度达900kJ / cm2 ,较改性前(340kJ / cm2) 提高了2 倍多。孙军[3 ]等利用高 分子设计方法及控制反应工艺,制备出具有氨基封端的硅橡胶改性体,分析其红外光谱,证实其产物具有预想结构,即改性后的硅橡胶为氨基封端。用改性硅橡胶对环氧树脂进行增韧改性,通过对增韧体的冲击强度测试结果表明,在改性硅橡胶加入量为0～15 份的范围内,增 韧体的冲击强度有了大幅度提高,加入量超过15 份以后,增韧体的冲击强度增势缓慢,实验证明改性硅橡胶对环氧树脂具有良好的增韧效果。此外,还有活性端基液体橡胶增韧环氧树脂、聚硫橡胶改性环氧树脂等方面的研究也有很大进展。如王德武[4 ]等人研制的聚硫橡胶改性环氧防水防腐防霉涂料,是由聚硫橡胶改性环氧溶液为成膜物质,加入金属氧化物填料,添加有机胺固化剂所组成的双组分涂料。该涂料对金属、非金属的附着力强(对钢铁附着力为3～4MPa ,对混凝土附着力为4～5MPa) 、涂膜坚硬、光滑、丰满,不吸附污浊和藻类,具有韧性好、高弹性、耐候、耐霉菌、耐磨、耐酸碱和耐多种溶剂等特点。 近年来,核2壳乳液胶粒增容技术的应用使橡胶弹性体改性环氧树脂又有了新进展。核壳粒子大小及其环氧树脂的界面性能可以用乳液聚合技术来设计和改变。Lin K F[5 ]等研究了以丙烯酸丁酯为核、甲基丙烯酸甲酯和缩水甘油醚基丙烯酸甲酯共聚物为壳的核壳粒子增韧双酚A 型环氧树脂体系,并探讨了增韧机理。 Ashida Tadashi[6 ]等研究了在环氧树脂中分别加入聚丙烯酸丁酯橡胶粒子和PBA/ PMMA (聚丙烯酸丁酯/ 聚甲基丙烯酸甲酯) 核壳胶粒,以双氰胺为固化剂所得固化物的结构形态和性能。结果表明,用丙烯酸橡胶粒子可提高环氧树脂的断裂韧性,但远远低于核壳粒子(PBA/ PMMA) 的增韧效果;在环氧树脂固化过程中,由于PMMA 与环氧树脂的相容性好,环氧
高性能基体树脂 复合材料增韧新途径
高性能基体树脂和复合材料增韧新途径前言:材料复合化是新材料技术的重要发展趋势之一。所谓高性能复合材料，是指具有高比模量、高比强度、优异的耐高温性能及多功能的复合材料。高性能复合材料主要以高性能纤维为增强体的复合材料为主，基体树脂作为高性能复合材料的重要组成部分，其性能及成本对高性能复合材料的设计、制备、性能、加工具有重要意义。 目前通用的高性能树脂基体通常可以分为两大类：热塑性和热固性树脂。高性能热固性树脂是目前使用最广泛的先进复合材料基体，其复合材料具有优异的力学性能，可在恶劣的环境下长期使用。环氧树脂是聚合物基复合材料中应用最广泛的基体树脂之一。EP是一种热固性树脂，具有优异的粘接性、耐磨性、力学性能、电绝缘性能、化学稳定性、耐高低温性，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。但环氧树脂固化后交联密度高，呈三维网状结构，存在内应力、质脆、耐疲劳性、耐热性、耐冲击性差等不足，以及剥离强度、开裂应变低和耐湿热性差等缺点，加之表面能高，在很大程度上限制了它在某些高技术领域的应用。因此，对环氧树脂的增韧研究一直是人们改性环氧树脂的重要研究课题之一。 一、高性能基体树脂及其复合 1. 高性能基体树脂 材料是先进科技发展的重要物质基础，以高科技含量的航空航天领域为例，新型航空、航天飞行器的诞生往往建立在先进新材料研制的基础上，航空、航天飞行器性能的突破很大程度上受到材料发展水平的制约[1]。高性能树脂基复合材料以其轻质、高比强、高比模、高耐温和极强的材料一性能可设计性而成为发展中的高技术材料之一，其在航空、航天工业中的应用也显示出了独特的优势和潜力，是航空、航天材料技术进步的重要标志。 目前通用的高性能树脂基体通常可以分为两大类：热塑性和热固性树脂。 典型的高性能热塑性树脂包括热塑性聚酰亚胺、聚酰胺、聚醚砜、液晶聚酯、聚醚醚酮等。由于高性能热塑性树脂一般具有高的熔点和熔体黏度，作为复合材料基体使用时成型工艺性差，高温使用时易发生蠕变，极大地限制了其作为复合材料基体树脂的使用[2]。
聚氨酯改性环氧树脂胶黏剂的研究
聚氨酯改性环氧树脂胶黏剂的研究 一. 选题的目的及意义： 聚氨酯（PU）是一类常用的高分子材料，以甲苯-2,4-二异氰酸酯（TDI）和二醇类为原料合成，结构中既有柔性的C-C链和C-O-C链，又有活性的酰胺基团，与环氧树脂相容性好。改性后的环氧树脂（EP）强度和韧度都得到提高，特别适用于环氧浇注、环氧涂料等方面，具有良好的应用前景。 二. 选题的国内外研究概况和趋势（设计只介绍相应产品的用途、作品的应 用等） 胶黏剂的一类古老而又年轻的材料，早在数千年前，人类的祖先就已经开始使用胶黏剂。到上个世纪初，合成酚醛树脂的发明，开创了胶黏剂的现代发展史。胶黏剂是具有良好粘结性能的物质，特别是合成胶黏剂强度高，对材质不同的重金属与非金属之间均可实现有效粘结，并且已经在越来越多的领域代替了机械粘结，从而为各行业简化工艺、节约能源、降低成本，提高经济效益提供了有效途径。全球胶黏剂、密封剂和表面处理剂市场总规模约500亿欧元（680亿美元），其中工业胶黏剂市场占44%的份额。 上世纪90年代，我国胶黏剂进入了一个高速发展的新阶段。本世纪前8年，随着我国改革开放的不断深入，胶黏剂工业整个发展势态越来越好。据中国胶黏剂工业协会统计，2004年、2005年和2006年我国胶黏剂产量分别为22.7万吨、251.7万吨和280.2万吨，年均增长率分别外14.32%、10.44%和11.32%，2007年和2008年产量为313.5万吨和344.8万吨，产量不断增加应用领域不断扩展。去年下半年，由于遭受美国、系，西欧和世界金融危机的影响，今年一季度开始，我国合成材料工业及其胶黏剂工业也受到一定影响。据预测今年胶黏剂产量可望达到372.38万吨，增长速度比去年有所下降。 如上所述，由于受国际金融危机的影响，今年我国采取了一系列产业结构调整政策和财政支持政策，进一步扩大内需，保增长，渡难关，上水平，如果没有受到其他影响，2012年后我国又将以崭新姿态出现在世人面前，2015年，即“十二五”计划末，我国胶黏剂产量将突破600万吨大关。据不完全统计，目前我国胶黏剂和密封剂生产厂家又3500多家，但上规模企业不足100家，品种牌号约3000多个。 从应用情况看，胶合板和木工用胶量最大，约点总胶量的46.97%，建筑材料用胶黏剂占26.12%，包装及商标用胶黏剂约占12.14%，制鞋及皮革用胶黏剂占6.07%，其他胶黏剂使用量占8.7%。 随着工业的发展，胶黏剂的应用市场越来越广泛，品种也日益增多，水溶性胶黏剂主要用于建筑、包装、运输、刚性粘合、非刚性粘合、胶带等方面。其中在包装方面的应用最为广泛，同时也用于标签、书包、杯子、信封等制造。目前世界合成胶黏剂发展的趋势表现为以下三方面：第一，环保型合成胶黏剂发展迅速。随着环保法规的日益严格，各发达国家大力研制水基和热熔型等无溶剂胶黏剂。1998年发达国家的合成胶黏剂的市场上水基胶黏剂占50%，热熔胶约占20%，溶剂类胶黏剂仅占20%。未来合成胶黏剂将由低污染的水基胶和热熔胶唱“主角”，环保型合成胶黏剂将是市场的抢手货。第二，高性能胶黏剂异军突起。高性能合成胶黏剂包括环氧、有机硅、聚氨酯及新型改性丙烯酸粘合剂等。第三，施工工艺和施胶设备不断更新。
环氧树脂的增韧改性方法
环氧树脂的增韧改性方法 摘要：环氧树脂(EP)是聚合物基复合材料应用最广泛的基体树脂。EP是一种热固性树脂,具有优异的粘接性、耐磨性、力学性能、电绝缘性能、化学稳定性、耐高低温性,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,在胶粘剂、电子仪表、轻工、建筑、机械、航天航空、涂料、粘接以及电子电气绝缘材料、先进复合材料基体等领域得到广泛应用[1-3]。因此,对EP增韧增强一直是人们改性EP的重要研究课题之一。一般的EP填充剂和增韧剂都存在增强相与树脂基体间的界面粘接性较差的问题,韧性的改善是以牺牲材料强度、模量及耐热性为代价的,使其物理、力学和热性能的提高受到限制。笔者对国内EP增韧增强改性方法的最新进展做了简单的综述。 关键词：环氧树脂增韧改性 1环氧树脂的增韧改性 1.1橡胶弹性体改性 利用橡胶弹性体增韧EP的实践始于上世纪60年代,主要通过调节两者的溶解度参数,控制胶化过程中相分离所形成的海岛结构,以分散相存在的橡胶粒子就可以起到中止裂纹、分枝裂纹、诱导剪切变形的作用,从而提高EP的韧性.用于EP增韧的橡胶和弹性体必须具备2个基本条件：首先，所用的橡胶在固化前必须能与EP相容，这就要求橡胶的相对分子质量不能太大；而EP固化时，橡胶又要能顺利地析出来，形成两相结构，因此橡胶分子中两反应点之间的相对分子质量又不能太小[4]。其次，橡胶应能与EP 发生化学反应，才可产生牢固的化学交联点。因此EP增韧用的橡胶一般都是RLP (反应性液态聚合物)型的，相对分子质量在1000～10000，且在端基或侧基上带有可与环氧基反应的官能团[5]。 近年来,随着高分子相容性理论的发展和增容技术的进步,环氧树脂与热塑性树脂的合金化增韧改性获得了长足的发展,有效地克服了橡胶弹性体改性环氧树脂体系的不足。用于环氧树脂增韧改性的热塑性树脂主要有聚砜(PSF)、聚醚砜(PES)、聚醚酮(PEK)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚苯醚(PPO)、聚碳酸酯(PC)等。这些聚合物一般是耐热性及力学性能都比较好的工程塑料,它们或者以热熔化的方式,或者以溶液的方式掺混入环氧树脂[6]。 韩静等[7]制备了以丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸缩水甘油酯为主链的带环氧基团的液体橡胶,用来增韧EP/间苯二甲胺体系。结果表明,随着丙烯酸酯液体橡胶用量的增加,改性EP体系的弯曲强度和冲击强度呈先升高后降低趋势,并在10%和15%出现峰值,与纯EP体系相比,强度可分别提高10.5%和151.8%。 范宏等对比了就地聚合PBA2P(BA2IG)0.2~1μm的橡胶粒子分散体以及用种子乳液
环氧树脂E51改性增韧研究
龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/4b5247563.html, 环氧树脂E51改性增韧研究 作者：袁涛 来源：《山东工业技术》2017年第05期 摘要：以双酚改性环氧树脂E51（EP），达到改性增韧的目的。进行了一系列实验，对 比了用单一环氧树脂、混合树脂与自制混合胺，在相同和不同环氧当量下所得固化物的粘结强度、韧性和硬度。实验表明，混合树脂固化产物硬度96.6HSD，拉伸强度16.053MP，断裂拉力5114.97N，变形量5.63mm，韧性增加16%。 关键词：环氧树脂；增韧；韧性；硬度；粘结强度 DOI：10.16640/https://www.wendangku.net/doc/4b5247563.html,ki.37-1222/t.2017.05.160 0 引言 E51型环氧树脂粘度低，环氧值高，固化效果，不足之处在于脆性大，韧性低；E20和 E12型环氧树脂粘结度高，韧性好的优点，不足之处在于硬度低。把三种环氧树脂按比例混合，新得到的混合树脂既有E51树脂活性高，固化效果好及高硬度的特点，又有E20和E12 中长分子链韧性好的优点，与自制混胺固化后，提高固化物性能，克服了使用单一环氧树脂固化后综合性能差的弊端。 1 实验部分 （1）主要试剂。环氧树脂E12、E20、E51，聚醚胺、聚醚二胺、固化剂促进剂，江苏三木化工；二甲苯，上海泰正化工有限公司；正丁醇，扬州市华香化工有限公司。 （2）主要仪器。环氧树脂高速分散机，上海机电设备有限公司；电子秤，上海信衡电子有限公司，深圳盛美仪器有限公司； UTM4000系列微机控制电子万能试验机；热重差热分析仪EXSTAR6300，精工盈司电子科技（上海）有限公司。 （3）实验测试。1）配制溶剂：在二甲苯中加入正丁醇，搅拌均匀。2）配制树脂：按比例在溶剂中加入环氧树脂E12、E20，高速搅拌二十分钟，待树脂溶解后加入环氧树脂E51，高速搅拌混合均匀，按三种环氧树脂的不同比例制作4种混合液，编号为树脂A、B、C、D。配制三种单一环氧树脂的溶液。3）样品测试：以环氧当量：胺当量=1：0.6、1：0.7、1： 0.8、1：0.9分别将树脂与固化剂混合，在室温下实干后，涂抹于马口铁片上进行弯折观察， 粘结20mm圆柱用拉力试验机进行测试，用邵氏硬度计进行硬度测量，用差热分析仪进行差热分析。 2 结果与讨论
酚醛改性环氧树脂应用案例分析
酚醛改性环氧树脂应用案例分析 黄仁勇 (甘肃土木工程科学研究院,兰州730020) 关键词:树脂;改性;防腐蚀施工;处理 中图分类号:T G174.2+2 文献标识码:B 文章编号:10052748X(2008)0720421201 Application of Phenol Aldehyde Modif ied Epoxy R esin HUAN G Ren2yong (Gansu Province Civil Engineering Science Institute,Lanzhou730020,China) K ey w ords:resin;modification;anticorrosion construction;disposal 1 情况简介 用酚醛改性环氧树脂或用环氧树脂改性酚醛树脂,是防腐蚀方案选择中经常会遇到的方案,理论上来说是可行的;但如果不掌握一定的理论基础知识,施工现场又把握不好,不能临场应变,不严格按照规范施工,也是极容易出现问题的。 某防腐施工队在西南某镍冶炼厂技术改造施工中,选材中大量采用酚醛改性环氧树脂制作玻璃钢、胶泥和砂浆等防腐蚀层。在交工验收并在甲方使用30天后发现:玻璃钢、胶泥、整体砂浆地坪等多处出现未固化点,点直径大约0.5cm,从点内有浅棕色液体渗出,整体砂浆地坪个别地方出现直径5～10 cm、高约1cm的鼓包。 2 树脂改性原理方法 酚醛树脂带有能与环氧树脂中的环氧基、羟基起反应的基团,在一定条件下能相互交联产生固化,其过程较为复杂,可以发生以下反应: (1)酚醛树脂中的酚性羟基与环氧基起醚化反应见式(1)。 (2)生成的新羟基又能和环氧基反应见式(2)。 (3)酚醛树脂中的羟甲基和环氧树脂中的羟基反应见式(3)。 (4)酚醛树脂中的羟甲基和环氧树脂中的环氧基反应见式(4)。 收稿日期:2007205224;修订日期:20072072 19 最终可交联成复杂的整体型结构产物,该产物既有酚醛树脂优良的耐酸性,又有环氧树脂的耐碱性和粘结性,也能提高单纯环氧树脂的耐温性。但 (下转第423页) 第29卷第7期2008年7月 腐蚀与防护 CORROSION&PRO TECTION Vol.29 No.7 J uly2008
聚醚砜改性热固性树脂的反应诱导相分离
聚醚砜改性热固性树脂的反应诱导相分离 聚醚砜（PES ）是一种典型的工程塑料，工业上通常采用以下方法进行合成:脱氯化氢法、熔融脱盐法、溶液脱盐法等。脱氯化氢法主要在上世纪70年代初期被采用，而溶液脱盐法又包括单酚脱盐法和双酚脱盐法[1]。 S O O n 图1 聚醚砜分子结构式 聚醚砜具有很多优异的性能。其Tg 在200℃以上，耐高温性能好（可在180℃以上使用），此外强度也较高，在100℃到200℃之间的温度范围内，其模量基本不变，在100℃以上时，模量高于任何一种热塑性塑料，由于分子中醚键的存在，聚醚砜还具有良好的韧性。因此采用聚醚砜改性热固性树脂是较为理想的。 目前聚醚砜对热固性树脂的增韧改性主要是通过反应诱导相分离来控制相得形态，使其形成相反转或者双连续相结构，从而在不改变原来体系的热性能和力学性能的情况下达到增韧的目的。而要对相形态进行控制，主要从两个方面着手，一个是热力学方面，主要从聚醚砜的使用量来控制，另一个就是动力学方面，主要从固化工艺来控制相形态。 一．不同PES 含量的影响 余英丰[2]对聚醚砜改性环氧/酸酐/叔胺体系进行了研究。其配方如下 表1 改性体系的重量配比 PES-20％体系和PES-14％体系经过120℃固化过后，分别得到了不同的相形态。PES-20％体系形成了相反转结构，该结构中，环氧富集粒子均匀地分布在聚醚砜形成的连续相中，环氧富集粒子呈球形，直径在 1-2um 之间。而PES-14％体系却形成了双连续相结构，而且相尺寸都比较大。在环氧富集连续相当中几乎
看不到聚醚砜粒子，但是在聚醚砜膜状连续相中可以观察到直径大约为3-4um 的环氧富集球形粒子。其相图如下： （a） （b） 图2 120℃下固化5h的电镜扫描图。 （a）为PES-20％体系;（b）为PES-14％体系 而刘小云[3]研究了PES/双马改性体系。不同含量的PES改性体系在160℃下进行等温固化。反应初期改性和未改性体系的单体转化率几乎相同。随着反应进行，改性体系的反应速率明显比未改性体系低，而且随着PES含量的增加，反应速率降低。固化时间相同时，改性体系中的双马的固化转化率要比未改性体系的低，并且也伴随着PES含量的增加而降低。聚合物的稀释效应[4]十分明显。这些从下图可以看出。
缩水甘油封端聚氨酯的合成及其改性环氧树脂的粘合性能
第18卷第3期 青 岛 化 工 学 院 学 报 Journal of Q ingdao Institute of Chem ical T echno logy V o l.18 N o.3 1997缩水甘油封端聚氨酯的合成及其 改性环氧树脂的粘合性能 α姚 微 牟润强 邢 政 马宏利 于艳君 张志俊 (青岛化工学院橡胶新技术研究所,青岛266042) 摘 要:详细介绍了用缩水甘油将端异氰酸酯预聚物转变为环氧封端聚氨 酯的合成方法,考察了温度对反应速度的影响,并利用付利叶变换红外光谱仪 快速跟踪技术,证实了反应主要发生在预聚物的异氰酸酯基与缩水甘油的羟基 上;在80℃反应前期环氧峰略有降低,说明有少量环氧基发生反应。环氧封端聚 氨酯加热到100℃发现有凝胶出现,在贮存中粘度略有增加。另外还考察了缩 水甘油封端聚氨酯与E251环氧树脂及三乙烯四胺固化体系的粘合性能。当软段 含量<25%时,剪切强度和剥离强度均提高;当软段含量>30时,剥离强度提高 而剪切强度降低;当软段含量在25%～30%之间时,强度变化较复杂。 关键词:缩水甘油封端聚氨酯;改性环氧树脂;粘合性能 中图法分类号:TQ323.8 众所周知,环氧树脂对许多材料具有很好的粘合性,但它的玻璃化温度高,是一种硬而脆,冲击强度低的材料[1],为了克服这一缺点曾做了大量的研究工作,主要集中在将橡胶相引入到环氧树脂中,从而形成微相分离体系[2,3]。聚氨酯具有高抗冲强度和优异的低温性能,曾有人将聚氨酯引入环氧树脂中,以弥补环氧树脂材料韧性差的缺陷。 尽管聚氨酯具有优异的性能,但端异氰酸酯基(-N CO)活性过高,不便直接使用[4];另一种办法是将异氰酸酯用活泼氢化合物封端[5,6],它们在室温下是稳定的,其缺点是需要高温下解封,并难于除去封端试剂。 缩水甘油封端聚氨酯将克服上述缺点,储存稳定,因其端基为环氧基能与环氧树脂同步固化,形成链段分布为无规分布的环氧树脂改性结构,能有效地提高环氧树脂的冲击强度和低温下的粘合性能[7]。 本研究考察了对缩水甘油封端聚氨酯合成中的几个关键问题,以及缩水甘油封端聚氨酯-环氧树脂-三乙烯四胺固化体系粘合性能,扩大了聚氨酯加入量范围,综合考察了剪切强度和剥离强度的变化规律。 1 实验部分 1.1 原料 甲苯二异氰酸酯(TD I),2,4-和2,6-异构体比为80 20,意大利进口工业品。 聚醚为端羟基聚环氧丙烷,平均官能度为2,平均分子量为1000。 α收稿日期:1996205224
环氧树脂增韧途径与机理
环氧树脂增韧途径与机理 环氧树脂(EP)是一种热固性树脂，因其具有优异的粘结性、机械强度、电绝缘性等特性，而广泛应用于电子材料的浇注、封装以及涂料、胶粘剂、复合材料基体等方面。由于纯环氧树脂具有高的交联结构，因而存在质脆、耐疲劳性、耐热性、抗冲击韧性差等缺点，难以满足工程技术的要求，使其应用受到一定限制。因此对环氧树脂的共聚共混改性一直是国内外研究的热门课题。 一、序言 目前环氧树脂增韧途径，据中国环氧树脂行业协会专家介绍，主要有以下几种：用弹性体、热塑性树脂或刚性颗粒等第二相来增韧改性； 用热塑性树脂连续地爨穿于热固性树脂中形成互穿网络米增韧改性； 通过改变交联网络的化学结构以提高网链分子的活动能力来增韧； 控制分子交联状态的不均匀性形成有利于塑性变形的非均匀结构来实现增韧。 近年来国内外学者致力于研究一些新的改性方法，如用耐热的热塑性工程塑料和环氧树脂共混；使弹性体和环氧树脂形成互穿网络聚合物(I PN)体系；用热致液晶聚合物对环氧树脂增韧改性；用刚性高分子原位聚合增韧环氧树脂等。这些方法既可使环氧捌脂的韧性得到提高，同时又使其耐热性、模量不降低，甚至还略有升高。 随着电气、电子材料及其复合材料的飞速发展，环氧树脂正由通用型产品向着高功能性、高附加值产品系列的方向转化。中国环氧树脂行业协会专家表示，这种发展趋势使得对其增韧机理的研究H益深入，增韧机理的研究对于寻找新的增韧方法提供了理论依据，因此可以预测新的增韧方法及增韧剂将会不断出现。 采用热塑性树脂改性环氧树脂，其研究始于20世纪80年代。使用较多的有聚醚砜(P ES)、聚砜(P S F)、聚醚酰亚胺(P EI)、聚醚醚酮(PE EK)等热塑性工程塑料，人们发现它们对环氧树脂的改性效果显著。据中国环氧树脂行业协会专家介绍，这些热塑性树脂不仪具有较好的韧性，而且模量和耐热性较高，作为增韧剂加入到环氧树脂中同样能形成颗粒分散相，它们的加入使环氧树脂的韧性得到提高，而且不影响环氧固化物的模量和耐热性。 二、热塑性树脂增韧环氧树脂 1、热塑性树脂增韧方法 未改性的PE S对环氧的增韧效果不明显，后来实验发现两端带有活性反应基团的P ES 对环氧树脂改性效果显著。如苯酚、羟基封端的P E S可使韧性提高100%；双氨基封端、双羟基封端的P E S也是有效的改性剂；环氧基封端的PE S由于环氧基能促进相互渗透，因而也提高了双酚A型环氧树脂的韧性。以二氨基二苯砜为固化剂，P E S增韧的环氧树脂
液晶聚合物增韧热固性树脂
液晶聚合物增韧热固性树脂 摘要：简要介绍液晶聚合物的基本概念，综述了近年来液晶聚合物的研究进展。由于现有的热固性树脂增韧方法存在种种缺陷，热致型液晶正取代橡胶性体、热塑性塑料等成为新一类热固性树脂增韧剂，与其它方法相比，该法增韧果好，改性体系衬热性、模量高。从液晶聚合物增韧、液晶单体/低聚物增韧、液晶固化剂增韧三个方面综述了现阶段热致型液晶增韧热固性树脂的研究进展。 关键词：液晶聚合物，增韧，热致型液晶，液晶单体/低聚物，液晶固化剂 1.液晶聚合物 1.1液晶聚合物的分类及性能 液晶聚合物是一种兼有固体和液体部分性质的过渡中间态---液晶态，其分子排列介于理想的液体和晶体之间，呈一维或二维的远程有序----分子排列在位置上显示无序性，但在分子取向上任有一定程度的有序性，表现出良好的各向异性。 根据分子排列有序性不同，大致可分为向列型（nematic）、近晶型（sematic）和胆甾型（cholesteric）三种类型。按液晶的形成条件又可分为溶致性、热致性和压敏性液晶。 液晶聚合物材料具有高强度、高模量、耐高温、低膨胀系数、低成型收缩率以及良好的介电性和耐化学腐蚀性等一系列优异的综合性能。在电子电器、航空航天、光纤通讯、汽车工业、机械制造和化学工业等领域具有广阔的应用前景[1]。 1.2国内外液晶高分子聚合物的研究进展 1972年美国Du Pont公司研究成功的Kevlar系列溶致液晶纤维标志着合成高分子液晶开始走向市场,并引起人们广泛的兴趣。1984年Darto和Manufacturing 公司开发聚芳酯热致LCP并首次实现了热致LCP的工业化。 英国ICI公司的VICTRES-SRP LCP已经有4个品种投入生产,新一种拉伸强度高达200 MPa,悬臂缺口冲击强度为130 J/m2的新品种[2]。德国BASF公司的ULTRAX已经研制出三种基本新品种,其中两种是耐高温的特种工程塑料.另外,德国Hoechst公司将新型Vectra LCP作为热塑性工程塑料在世界X围内推广,目前投放市场的有30余种商品级及专用级产品[3]。 周其凤等[4]从分子设计的角度提出了“含二维液晶基元的液晶高分子”概念,并合成了一系列T型、X型二维液晶基元的液晶高分子.这类液晶高分子材料有别于一维液晶基元的液晶高分子材料,经过精心的分子设计,比如将二维液晶基元的其中一维方向的结构部分固定于分子主链之中而构成主链的结构成分,而使另一维方向上的结构部分作为侧基,因而可望制得力学各向异性较弱的高强度、高
酚醛环氧树脂主要性能
酚醛环氧树脂主要性能 酚醛环氧树脂phenolic epoxy resin 又称F型环氧树脂。在酸性介质中苯酚与甲醛进行缩聚反应得到线型酚醛树脂，再与过量环氧丙烷在氢氧化钠存在下缩聚反应制得。其环氧基含量高，黏度较大，固化后产物交联密度高，其纤维增强塑料具有良好的物理机械性能。耐热性高于E型环氧树脂。主要用于制作各种结构件、电器元件等。 基本性能 酚醛环氧树脂(EPN)化学名称线型酚醛多缩水甘油醚，浅棕黄色黏稠液体，是一种耐热性环氧树脂。 质量指标 环氧当量/(g/mol) 185~195 环氧值/(mol/100g) 0.51~0.54 可水解氯/(mol/100g)≤0.05 无机氯/(mol/100g)≤0.001 软化点/℃< 10~28 挥发分/%≤2.0 产品分类
酚醛环氧树脂，是以线型酚醛树脂（Novolac）与环氧氯丙烷作原料，在NaOH存在下，反应而成的。常用的酚醛环氧树脂有以下几种。 苯酚型酚醛环氧树脂 （2）邻甲酚型酚醛环氧树脂 （3）双酚A型酚醛环氧树脂 行业应用 1.覆铜板中应用： 在覆铜板生产中，酚醛环氧树脂一般不单独使用，而是添加在双酚A型环氧树脂中，配合使用。用它来改进、提高产品的耐热性和尺寸稳定性等性能。酚醛环氧树脂的添加量，一般为双酚A型环氧树脂的20%-30%。 添加多官能环氧树脂的树脂体系与传统的双酚A型环氧树脂体系相比，为了使其在上胶、热压过程中具有相似的工艺条件，随着多官能环氧树脂添加量的增加，应适当地减少固化促进剂的用量。 2.耐温胶黏剂应用 以酚醛环氧树脂为主体的胶粘剂对金属底材有良好的粘附力,且具有优异的机械性能, 曾长期作为结构胶粘剂应用于航空航天领域。用有机硅树脂对酚醛环氧树脂改性，可提高此类胶黏剂的耐高温性能。 3.酚醛环氧乙烯基树脂应用
环氧树脂及其胶粘剂的增韧改性研究进展_杨卫朋
环氧树脂及其胶粘剂的增韧改性研究进展 杨卫朋，郝 壮，明 璐 （西北工业大学理学院应用化学系，陕西西安 710129） 摘 要：综述了环氧树脂（EP ）及其胶粘剂的增韧改性研究进展。介绍了EP 增韧方法[包括橡胶类弹 性体增韧改性EP 、互穿聚合物网络（IPN ）增韧改性EP 、聚硅氧烷（PDMS ）增韧改性EP 、纳米粒子增韧改性EP 和超支化聚合物（HBP ）增韧改性EP 等]及相关增韧机制。展望了今后EP 及其胶粘剂的增韧改性发展方向。 关键词：环氧树脂；胶粘剂；增韧；改性中图分类号：TQ433.437：TQ323.5 文献标志码：A 文章编号：1004－2849（2011）10－0058-05 收稿日期：2011-05-26；修回日期：2011-06-24。 作者简介：杨卫朋（1987—），陕西咸阳人，在读硕士，主要从事环氧树脂增韧改性等方面的研究。E-mail ：yangweipeng.883245@https://www.wendangku.net/doc/4b5247563.html, 0前言 环氧树脂（EP ）是指其分子结构中至少含有两个环氧基团的高分子材料。EP 具有良好的综合性能，能以各种形式（如增强塑料、胶接材料、密封剂和涂料等）广泛应用于诸多领域。未改性EP 固化物脆性大、耐冲击强度低且易开裂（韧性不足），从而极大限制了其在某些重点技术领域的应用空间。本研究重点综述了近年来各种改性EP 的增韧方法，其中绝大部分增韧方法可用于EP 胶粘剂的增韧改性。 1 增韧改性EP 及其胶粘剂 1.1 橡胶类弹性体增韧改性EP 1.1.1 有关橡胶类弹性体增韧EP 的理论 橡胶类弹性体是较早用于增韧EP 的方法之 一。早期的增韧理论有Merz 等[1]提出的能量直接吸收理论和Newman 等[2]提出的屈服膨胀理论。早期的理论虽能解释某些试验现象，但不能普遍获得人们的认可。随着科学技术的不断发展，在早期理论基础上，建立了初步的橡胶增韧理论体系。目前被人们普遍接受的增韧理论有Bucknall 等[3-4]提出的银纹-剪切带理论。该理论认为橡胶颗料在增韧体系中发挥两个重要的作用：一是作为应力集中中心诱发大量银纹和剪切带；二是控制银纹的发展，并使银纹终止而不致发展成破坏性裂纹。银纹尖端的应 力场可诱发剪切带的产生，而剪切带也可阻止银纹的进一步发展；大量银纹或剪切带的产生和发展要消耗大量能量，故材料的冲击强度显著提高。另外，影响较大的是Kinloch 等[5]建立的孔洞剪切屈服理论认为：裂纹前段的三向应力场与颗粒相固化残余应力的叠加作用，使颗粒内部或颗粒/基体界面处破裂而产生孔洞；这些孔洞一方面产生体膨胀，另一方面又由于颗粒赤道上的应力集中而诱发相邻颗粒间基体的局部剪切屈服；这种屈服会导致裂纹尖端钝化，进一步达到减少应力集中和阻止断裂的目的。 1.1.2橡胶弹性体的类型 目前用于增韧EP 的反应性橡胶及弹性体主要包 括端羧基丁腈橡胶（CTPB ）、端羟基丁腈橡胶（HTBN ）、端环氧基丁腈橡胶和聚硫橡胶等。Chikhi [6]等用端氨基丁腈橡胶（ATBN ）改善EP 的韧性，并对其热力学性能和玻璃化转变温度（T g ）等进行了表征。研究结果表明：ATBN 的引入能显著改善EP 体系的韧性，其缺口处的冲击强度从0.85kJ/m 2增至2.86kJ/m 2，无缺口处的冲击强度从4.19kJ/m 2增至14.26kJ/m 2；其增韧机制是局部塑性剪切变形、T g 降低所致。赵祺等[7]以内亚甲基四氢邻苯二甲酸酐为固化剂，用聚硫橡胶增韧EP 。研究结果表明：加入20%聚硫橡胶后，EP 胶粘剂的拉伸弹性模量、拉伸强度、断裂伸长率、断裂能量和冲击强度分别增加了27%、34%、 22%、48%和330%；聚硫橡胶增韧EP 胶粘剂的综合力学性能明显提高，但其动态模量降低、T g 下降。 中国胶粘剂 CHINA ADHESIVES 2011年10月第20卷第10期 Vol．20No ．10，Oct.2011 58--642（） DOI:10.13416/j.ca.2011.10.015
聚氨酯改性环氧树脂的研究_胡家朋
[收稿日期] 2005-08-26 [基金项目] 南昌航空工业学院重点科研基金,EC200302077 [作者简介] 胡家朋(1980-),男,在读硕士研究生,从事高分子材料改性研究。 聚氨酯改性环氧树脂的研究 胡家朋,熊联明,沈震,周韦 (南昌航空工业学院环境与化学工程系,江西南昌 330034) [关键词] 聚氨酯;环氧树脂;改性 [摘 要] 用原位聚合法制备了聚氨酯/环氧树脂复合材料,考察了不同因素对刚性聚氨酯/环氧树脂复合材料力学性能的影响。结果表明,在所得复合材料中,当聚氨酯含量不高时,其冲击强度、拉伸强度和耐热稳定性能同时得到提高;若刚性聚氨酯含量超过一定范围,材料的拉伸强度逐渐降低。比较了聚酰胺、咪唑、三乙胺、三乙烯二胺四种固化剂的固化效果,结果表明,聚酰胺固化效果最好,咪唑的固化效果次之,三乙胺固化改性后的力学性能较差,而三乙烯二胺不能完全固化聚氨酯/环氧树脂复合材料。制得了拉伸强度为54.6MPa,冲击强度为12.025KJ m -2的高韧性聚氨酯/环氧树脂复合材料。[中图分类号] O633.13 [文献标识码] A [文章编号]1001-4926(2005)04-0020-07 Study on the modification of epoxy resin with polyurethane HU Jia-peng,XIONG Lian-ming,SHE N Zhen,ZHOU Wei (Department o f Environment and Chemistry En gineering ,Nanchan g I nstitute O f Aeronautical Technology ,N anchang,Jian gxi 330034)Key words:polyurethane;epoxy resin;modification Abstract:In this paper,the PU /EP compound material has been prepared with the method of the si tu-polymerization.And the influence of different factors has been examined on the properties of the PU/EP comp ound material.T he results show that when the amount of polyurethane was lower,the resistance to impact strength,tensile strength and thermal stability were better.But when the amount of polyurethane exceeds a certain scope,the tensile strength decreases with the i ncrease of impact strength.By comparing the solidification effects among four kinds of curing agents which are polyamide,i midazole,triethamine,trithlenediamine,the results show that the polyamide s solidification effects is best,the mechanics properties are not good after being modi fied by using triethylamine as solidification agent and the triethlenediamine can t completely solidify the compound material.The s trong tenacity PU/EP compound materials whose ensile strength and impact strength are 54.6MPa and 12.025KJ m -2respectively have been prepared. 环氧树脂是一种热固性树脂,因其有优异的粘结性、机械强度、电绝缘性及良好的工艺性等特性,而广泛应用于胶粘剂、涂料、复合材料基体等方面,但其质脆、耐热性、抗冲击韧性差等缺点限制了其更大的用途[1 2]。因此对它进行改性是一个非常活跃的研究领域。人们已分别采用聚硫橡胶、丁氰橡胶、氯丁橡胶、尼龙等来改性环氧树脂。其中以端羧基丁氰橡胶对环氧树脂进行增韧的研究为最多,增韧效果也较好,并且在工业上已得到广泛应用[3.4.5]。聚氨酯(PU)是一类常用的高分子材料,广泛应用于国民经济各领域。以甲苯 2,4 二异氰酸酯(TDI)和多元醇为原料合成的聚氨酯结构中,既有柔性的C C 链和C O C 链,又有活性的酰胺基团,且与环氧树脂相容性好,这些是聚氨酯改性环氧树脂的有利因素[6.7.8]。用聚氨酯改性环氧树脂,可以改善环氧树脂的力学性能,使其得到更广泛的应用。 1 实验部分 1.1 实验试剂及仪器1.1.1 化学试剂 2005年12月第20卷 第4期南昌航空工业学院学报(自然科学版) Journal of Nanchang Institute of Aeronautical Technology(Natural Science)Dec.,2005Vol.20 No.4