【摘 要】
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环氧树脂（EP）是主要的热固性树脂之一,具有优良的加工性能与力学性能,应用十分广泛。但由于EP固化后较脆,导致其应用受到了很大限制。在现有的增韧方法中,改性EP固化物韧性虽有所改善,但刚性与强度等其他性能往往有所下降。因此在增加EP固化物韧性的同时,保持或提高其刚性和强度具有重要意义。本文研究环氧化液体橡胶对EP的改性,利用环氧化液体橡胶分子中的侧环氧基,通过共固化将柔性链引入到EP交联网络中,形
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环氧树脂（EP）是主要的热固性树脂之一,具有优良的加工性能与力学性能,应用十分广泛。但由于EP固化后较脆,导致其应用受到了很大限制。在现有的增韧方法中,改性EP固化物韧性虽有所改善,但刚性与强度等其他性能往往有所下降。因此在增加EP固化物韧性的同时,保持或提高其刚性和强度具有重要意义。本文研究环氧化液体橡胶对EP的改性,利用环氧化液体橡胶分子中的侧环氧基,通过共固化将柔性链引入到EP交联网络中,形成硬软链相互交联的特殊结构,并适度增大了交联密度,同时提高EP固化体系的韧性、刚性和强度。首先通过将顺丁橡胶先环氧化再部分氧化裂解的方法,制备了不同分子量和环氧化率的环氧化端醛基聚丁二烯（EATPB）,并作为改性剂按不同比例加入到EP固化体系中参与共固化反应。通过三因素（EATPB分子量、环氧化率与添加量）四水平正交实验考察了各因素对EP固化体系的影响。测试结果表明,EATPB改性的环氧树脂固化物（EATPB-EP）相较于纯EP固化物,断裂伸长率与冲击强度均增大,柔韧性明显改善。且其拉伸模量与拉伸强度也有提高,同时硬度与玻璃化转变温度略有提高。其中EATPB的分子量对断裂伸长率和硬度的影响最为显著,添加量对拉伸模量和拉伸强度的影响最为显著,环氧化率对冲击强度和玻璃化转变温度的影响最为显著。进一步考察了 EATPB添加量对改性效果的影响,发现当EATPB分子量为1090g/mol,环氧化率为2.9%,添加量为1 wt%时,EATPB-EP的各项性能均得到较大提高。冲击断面形貌分析表明,EATPB参与共固化后改变了 EP固化物的微观结构,断面中裂纹发生了明显的分叉和偏转。为改善环氧化液体橡胶与环氧树脂的混合分散问题,通过将溶聚丁苯橡胶先环氧化再部分氧化裂解的方法,制备了不同环氧化率的环氧化端醛基丁苯橡胶（EATSBR）,并作为改性剂加入到EP固化体系中参与共固化反应。用单因素法考察了 EATSBR环氧化率对EP固化体系的影响。发现EATSBR改性的环氧树脂固化物（EATSBR-EP）可实现良好的增韧效果,并同时保持良好的刚性和强度。随着EATSBR环氧化率的增大,改性EP固化物的断裂伸长率、冲击强度、拉伸强度与拉伸模量均呈先增大后减小的趋势。当EATSBR分子量为880 g/mol,环氧化率为5.8%,添加量为1wt%时,对EP固化体系的综合改性效果最好。冲击断面形貌表明,EATSBR的加入改变了 EP固化物的微观结构,断面中裂纹发生了偏转与分叉现象。EATSBR-EP与EATPB-EP相比,表现出更好的综合性能。EATSBR中的苯乙烯单元,可以使液体橡胶更好的分散在EP基体中,抑制了橡胶微团的形成,保持了体系良好的刚性。EP预聚物与固化剂搅拌混合时,易将空气卷入而形成气泡,进而影响固化物性能。国内研究者多在固化体系中加入消泡剂,但消泡机理和效果不明。本文也对此进行了研究。结果表明,加入有机硅消泡剂的EP固化物较未加消泡剂的固化物有更高的密度和硬度,表明消泡剂的加入对固化物气泡的消除确有所帮助。与未加消泡剂的固化物相比,加入消泡剂的固化物在室温下拉伸模量变化不大,拉伸强度和断裂伸长率变化不一,但冲击强度均明显降低。当消泡剂加入量为10 wt‰时,消泡效果较好,有较好的综合性能。冲击断面形貌分析表明,加入消泡剂的EP固化物断面裂纹有明显的分叉,且不再是孔洞的连线。
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