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环氧树脂的强韧化改性研究 刘志中，王新灵，王雷，唐小真 上海交通大学化学化工学院 为了提高环氧树脂的韧性，加大这种树脂的应用范围，通常可采用以橡胶增韧及以热 塑性树脂增韧的方法。但这两种方法在增加环氧树脂韧性的同时，也会对它的强度、模量 以及耐热性造成不利影响【lJ。为了获得强度和韧性都能提高的改性环氧树脂，本文采用原 位聚合刚棒状分子的方法来强韧化改性环氧树脂。 将合成队M刚棒状分子的单体：对苯二胺与对苯二甲醛先分别溶解在环氧树脂预聚体 中，然后在适当的条件下原位缩聚形成刚棒状聚甲亚胺(PAM)，得到PAM在环氧树脂中 分散良好的改性体系。在原位聚合过程中，若不加环氧树脂稀释剂(E600)，则PAM的数 均分子量比较小，在1300左右；加入E600之后，PAM的分子量可以提高到2400左右。 原位聚合的反应方程式如下： oHc—．-《：：》一，cHO+nH，N——《耋》——_NH， l 反应结束前 J 60℃，氮气保护 抽真空30分钟● + oHc——《：》一cH}N——◎_N=cH——《：：》一cH乇叫——c《：：：》一NH2(2n一1)H妇 用三乙烯四胺固化得到的改性环氧树脂。与未改性的环氧树脂相比，原位聚合过程中 加有稀释剂(E600)的队M厄P甩600=8／100／15体系，其拉伸模量与弯曲模量提高了60％， 拉伸强度和弯曲强度提高了40％，而且冲击强度和断裂韧性也分别提高了40％及100％， 另外它的玻璃化温度提高了约30℃，其动态力学性能、热膨胀性能及耐热性能都有所提高。 PAM，EP，E600固化物的力学性能如表1所示，其动态粘弹谱如图1、图2所示。 固化物弯曲试验样条断裂面的形貌揭示了改性体系力学性能提高的内在原因。图3为 照片。一般说来，纯环氧树脂受到负荷时，裂纹的发展是朝着一个方向平行前进的，裂纹 数目较少，体积较大，因此断裂面比较光滑，属于典型的脆性断裂【”】。但在PAM为3p}lr 改性环氧树脂体系中，裂纹是向多方向发射的，断面上的裂纹不再象未改性的环氧树脂那 样清晰了，向不规则裂纹源且界面区域增大的趋势过渡；尤其是在PAM为8pllr时，裂纹 在基体中相互交错，而且尺寸微小，裂纹的大小和方向不再均一，这与发生塑性形变的材 料的断裂面形貌十分相似。 EP，PAM Ee00 Table1 Mechani∞l cu阳d p∞pe^i髂Of w胁15phrdunngns№pOlymenza怕n f．176 ∞ 暑 ef№￡0器一当 n晖am，℃ T．Ⅺ，“／℃ 图1PAM，EP，E600【司化物的DDv损耗谱图2P^M厄P，E600固化物的动态力学性能 ×1000倍 ×looO倍 a． PAM，EP甩600=3，100，15，15b．PAM旧P，E600=8／100，15／15 图3 PAM，EP厄600固化物弯曲断面的SEM形貌 参考文献 1 刘志中，王新灵，唐小真等．EP增韧改性研究进展．中国塑料，1998，12(6)：1扣18 2 洗杏娟，李端义，《复合材料破坏分析及微观图谱》P28．34，科学出版社，1993。 3 C，Nico∞isL，Amendoca Resins E，eCaI．TougheningEpo)cy C晌Ⅲne Ca柏gna byLiquid POIyme噶．J．AppI．POIym．Sci．．1992，44：1465—1471