高韧性环氧树脂最新研究进展

赵珩 李杰 郭安儒

(航天材料及工艺研究所，北京10076)

摘  要：综述了高韧性环氧树脂（EP）的研究进展，包括化学改性和物理改性，其中化学改性包括橡胶弹性体改性、树脂改性、聚氨酯改性等方面，物理改性包括刚性粒子改性。最后对 EP 韧性改性的未来进行了展望。

前 言

环氧树脂（EP）是指分子主链中含有两个或多个环氧基团的高分子聚合物，其固化后具有良好的性能，如：高强度、化学稳定性好以及较好的绝缘性等，并且成本低加工简单，在包括日常生活中的涂料、绝缘材料、胶粘剂、汽车制造业，以及航天航空业的众多领域得到了广泛的应用。尽管环氧树脂的优点众多，但其存在耐温性差、固化后脆性变大、易脆性断裂以及韧性差等问题，随着其应用范围的不断拓展，对其性能有了更为严苛的要求。如果能提高环氧树脂的韧性，将拓宽环氧树脂的应用范围，因此众多院校企业研究了环氧树脂的增韧改性。目前对环氧树脂增韧改性的研究方向众多，主要包括化学方法以及物理方法，化学方法即通过加入反应活性物质，将柔性分子链引入主链，由此达 到增韧的目标。物理法即通过共混、合金化和填充 等方法改性环氧树脂，并由此达到增韧的目的。

1 环氧树脂的化学改性

1.1 橡胶弹性体改性

很多橡胶弹性体都可以用来增韧环氧树脂胶粘剂，包括：聚硫树脂、端羧基丁腈树脂（CTBN）、端羟基丁腈树脂、液体无端羧基丁腈橡胶、短羟基聚丁二烯等。使用过程中应注意两点：

1.橡胶弹性体能否和固化前的环氧树脂相容；

2.在固化后弹性体又能否与环氧树脂分离，生成弹性体的分散相。同时满足以上两点，橡胶弹性体才能对EP有比较好的增韧效果。

谭钰等[1]用丁腈树脂（CTBN）对环氧树脂（F51）进行增韧改性，CTBN中的端羧基与EP中的环氧基反应生成酯键，从而使分子链发生交联，得到的树脂基体拉伸、弯曲性能部分下降，但韧性增强；同时热稳定性也有所提高，通过热重分析（TG）的结果可知增韧体系800℃时的残重质量占总体的54%，远大于增韧前的23%。

王海峰等[2]用甲基四氢邻苯二甲酸酐作固化剂，2，4，6-三（二甲氨基甲基）苯酚作促进剂，用端羧基液体丁腈橡胶（CTBN）对酚醛环氧树脂进行增韧改性，结果表明当CTBN的质量分数为15%，材料力学性能最佳，其拉伸强度、冲击强度、断裂伸长率分别为24.022MPa、11.722kJ/m2、10.099%，相较纯环氧树脂提高了147.14%、32.53%、99.86%。并且从FT-IR分析结果可以看出，CTBN分子中的端羧基能和环氧树脂很好地相容并反应生成酯键，使得CTBN有很好的增韧效果。

除CTBN外，人们利用其他橡胶对环氧树脂增韧改性的研究也层出不穷，黄凯等[3]用液态丁腈橡胶（LNBR）对环氧树脂进行改性，结果表明当LNBR用量为15phr时，拉伸强度为63.2MPa，达到最大值，综合来看随着LNBR的加入，EP复合材料的力学性能均有不同程度提高，并且由脆性断裂变为韧性断裂，说明增韧效果良好。

由于ATBN分子链中含有的活性氨基，可以和EP反应，胡光凯等[4]和卢亚汝等[5]....