環(huán)氧膠黏劑一撞就碎？全面、系統(tǒng)掌握增韌改性方法論
環(huán)氧膠黏劑是最常見膠黏劑之一，由于具有與其他膠黏劑不同的優(yōu)良特點(diǎn)，所以被廣泛用于汽車、建筑、家電、輕工、電子等多個(gè)行業(yè)領(lǐng)域。但是，環(huán)氧樹脂膠黏劑也因其韌性弱、脆性大的缺點(diǎn)限制了其在某些重點(diǎn)科技領(lǐng)域的應(yīng)用。
《膠界》希望通過介紹近年來各種改性環(huán)氧樹脂膠黏劑增韌性的方法研究及其改性原理，為環(huán)氧樹脂膠黏劑的增韌改性提供全面、系統(tǒng)的理論方法。
1、橡膠增韌環(huán)氧樹脂
目前，橡膠彈性體增韌環(huán)氧樹脂最主要的方法有丁睛橡膠增韌環(huán)氧樹脂和聚氨酯彈性體增韌環(huán)氧樹脂。
（1）丁睛橡膠包括固體丁睛橡膠、液體丁睛橡膠，其中液體丁睛橡膠中端羧基丁睛橡膠( CTBN)增韌環(huán)氧樹脂是研究最多和最全面的。CTBN增韌環(huán)氧樹脂的必備條件：一是在加入固化劑前，CTBN可以溶解在環(huán)氧樹脂中，加入固化劑后，CTBN可以和環(huán)氧樹脂發(fā)生良好的化學(xué)鍵合并能均勻的分散在固化體系中；二是CTBN分子鏈兩端的羧基能與環(huán)氧樹脂發(fā)生
反應(yīng)，形成嵌段或接枝共聚物。
將CTBN改性后的環(huán)氧樹脂進(jìn)行多種測量分析后得出：改性后的環(huán)氧樹脂形成了以環(huán)氧樹脂為連續(xù)相和以CTBN為分散相得增韌體系。兩者通過化學(xué)反應(yīng)形成的活性基團(tuán)緊密連接，當(dāng)有外力作用時(shí)，CTBN粒子一方面可以吸收外界應(yīng)力，另一方面也可以分散外界應(yīng)力，同時(shí)環(huán)氧樹脂的沖擊斷面明顯呈現(xiàn)出塑性變形。這說明CTBN橡膠粒子可以延緩環(huán)氧樹脂裂紋的進(jìn)一步開裂，有助于提高環(huán)氧樹脂的韌性和降低其脆性。
（2）聚氨酯是一種由硬段和軟段交替連接的嵌段聚合物。其軟段和硬段決定了樹脂的柔韌性、彈性和力學(xué)性能。聚氨酯通過與環(huán)氧樹脂相互貫穿，形成具有互穿網(wǎng)絡(luò)（IPN）聚合物。在受到外力作用的時(shí)候，具有IPN結(jié)構(gòu)的聚合物由于兩種物質(zhì)的相互穿插形成了相互“牽絆”的作用，作用力會從一中網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)傳遞到另一種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)了對作用力的分散效果，同時(shí)聚氨酯本身彈性好、抗沖擊性高的特點(diǎn)也提高了環(huán)氧樹脂的韌性。
然而，橡膠增韌環(huán)氧樹脂時(shí)，雖然樹脂的沖擊性能大幅提高，但因橡膠分子中含有雙鍵，其耐熱性、斷裂強(qiáng)度卻明顯降低。
2、熱塑性樹脂增韌環(huán)氧樹脂
熱塑性樹脂改性環(huán)氧樹脂其研究始于20世紀(jì)80年代。使用較多的聚醚砜（PES）、聚砜（PSF）、聚酰亞胺醚（PEI）、聚碳酸酯（PC）、聚苯醚（PPE）等熱塑性工程塑料，這些熱塑性樹脂不僅有較好的韌性，而且模量和耐熱性較高，作為增韌劑加入到環(huán)氧樹脂中使韌性得到提高，而且不影響環(huán)氧固化物的模量和耐熱性。
用熱塑性樹脂增韌改性EP彌補(bǔ)了彈性體改性EP的不足，但增韌效果不是很顯著。
3、熱致性液晶聚合物增韌環(huán)氧樹脂
熱致液晶聚合物(TLCP）具有高強(qiáng)度、高模量的特點(diǎn)，而且它在加工過程中受剪切力作用時(shí)可形成纖維狀結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生高度自增強(qiáng)作用。因此，用少量的高性能 熱致液晶聚合物改性環(huán)氧樹脂可較大幅度地提高環(huán)氧樹脂的韌性、模量和耐熱性。韌性提高的主要原因，是大分子鏈中含有大量剛性結(jié)晶單元，柔性間隔段 的液晶聚合物在改善環(huán)氧基體延展性的同時(shí)，又以顆粒或微纖的形式分散在環(huán)氧基體中提高材料的斷裂性能。
用熱致性樹脂改性環(huán)氧樹脂在增韌的同時(shí)，雖然保持了一定的力學(xué)性能，但其合成和原料來源困難、造價(jià)昂貴，且熱致性液晶的熱變形溫度很高，難與通用型基體聚合物匹配，造成加工成型困難；
4、剛性粒子增韌環(huán)氧樹脂
在環(huán)氧樹脂基體中加入剛性粒子后，由于剛性粒子發(fā)生塑性形變時(shí)，能有 效抑制基體樹脂裂紋的擴(kuò)展，并吸收部分能量，從而起到增韌作用。剛性粒子填充聚合物包括兩大類：無機(jī)剛性粒子（如CaCq，硅灰石）；有機(jī)剛性粒子（如聚酞胺，聚碳酸脂）。
5、核殼聚合物粒子增韌環(huán)氧樹脂
核殼聚合物（CSP)是一類由兩種或者兩種以上單體通過乳液聚合得到的聚合物復(fù)合粒子，粒子的核和殼由不同的聚合物成分構(gòu)成， 核殼結(jié)構(gòu)的橡膠粒子的增韌原理是：橡膠粒子作為應(yīng)力集中體，既可誘發(fā)銀紋和剪切帶吸收能量，又可終止銀紋。橡膠彈性粒子還能與EP界面間脫粘，釋放彈性應(yīng)變能，提高材料的增韌和粘接強(qiáng)度。
核殼聚合物粒子增韌環(huán)氧樹脂
結(jié)語
目前國內(nèi)外對于增韌環(huán)氧樹脂的研究取得了很大的成就，但是在實(shí)際應(yīng)用中還存在一些問題:有些增韌方法在提高環(huán)氧樹脂韌性的同時(shí)會降低其耐熱性模量，如聚氨酯的使用；不同用量的增韌劑也會影響環(huán)氧膠的韌性，過少和過多的增韌劑都有可能降低環(huán)氧膠的韌性。
目前核殼聚合物的應(yīng)用為EP的增韌開辟了一種比較理想的新方法，其應(yīng)用前景非常廣闊。隨著高分子材料科學(xué)與測試技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對環(huán)氧樹脂的增韌需求也不斷提高，相信科研工作者們不斷創(chuàng)新研究新思路和方法，促使環(huán)氧樹脂增韌日益向兼顧物理機(jī)械性、耐熱性、工藝性等綜合性能的改性方向發(fā)展。 更多濾芯膠請?jiān)L問jbmtpc.com
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