环氧树脂增韧改性技术研究进展和新方法及其机理

环氧树脂增韧改性技术研究进展和新方法及其机理

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摘要:本文针对环氧树脂技术进行了简单的分析与研究,对于增韧改性技术进行了分析。在增韧改性的技术中有很多方法,本文主要介绍了热塑性树脂增韧、热致性液晶增韧、刚性高分子增韧等,对于其中的增韧机理以及相关的体系进行了研究与分析。

关键词:环氧树脂;增韧;改性;技术研究;方法与机理

引言

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。

1.环氧树脂简述

环氧树脂在使用的过程中通常都是呈现出液态的状态,通过固化剂的运用,经过一定温度环境下进行固化,使其达到最佳的使用状态。环氧树脂在进行固化的过程中收缩率比较小,并且在固化后有着较强的机械性能,具有加高的粘性,同时还具有抗热、抗化学、抗老化等优势,是在树脂中常用的一种类型。同时,环氧树脂也存在一定的缺点,那就是其脆性较大,韧性相对较差等,因此,要针对环氧树脂中的化学性质进行改变,并且选用新型的固化剂进行科学的配比设计。在目前国内外有很多种类的环氧树脂,其中产量最大以及用处最多的就是双酚A型环氧树脂。

2.针对环氧树脂增韧改性现状的研究

环氧树脂被广泛的引用于各行各业中,特别是在机械行业、电子行业以及涂料等行业中,环氧树脂都充分的发挥了自身的优势以及优良的性能。但是环氧树脂的固化物特性是非常脆的,没有经过改性的树脂柔韧性较差,并且质地较脆,很容易发生开裂的现象,能够承受的冲击强度较低等等,这些存在的不足导致这类树脂的运用场合受到了很大的限制,因此,对于环氧树脂的增韧与改性的工作一直是人们重点关注的问题。

2.1橡胶弹性体改性环氧树脂

橡胶具有非常好的增韧的效果,其主要原因是因为:第一,橡胶可以溶解在没有发生固化的环氧树脂体系中,并且能够在凝胶的过程中充分的分散在基体树脂中。第二,在橡胶的份子组成中含有可与树脂基体进行反应的基团,能够促使橡胶与树脂基体之间形成较为强烈的化学作用。橡胶弹性体能够通过活性端机与环氧树脂中的活性基团相互反应形成相应的结构。在环氧树脂体系中,反应性橡胶是否能够真正的分离出来决定了增韧的成功与否。在增韧的过程中利用橡胶弹性体能够有效的提高增韧的性能,但是受到其中的相容性的影响,这一过程受到环境的影响较大,不能够在对温度要求较高的环境中进行运用,特别是其中的橡胶中有很多不饱和的双键存在,很容易因为温度的升高而产生氧化的现象,导致改性的效果大大的降低。

2.2热塑性树脂改性环氧树脂

热塑性树脂改性与橡胶增韧改性在对比下有着明显的优势,具体的表现在以下两个方面:第一,在改性的过程中,因交联密度太大导致不能由塑性屈服吸收大量的热量的树脂能够起到非常好的增韧的性能;第二就是在增韧的过程中可以避免因为橡胶粒子的存在而导致模量的下降。这一增韧改性的激励主要是运用了裂纹钉锚作用机理,因此这种材料具备良好的额任性。在使用的过程中使用较多的主要有聚矾、聚醚醚酮等具有良好的耐热性与机械性鞥的热塑性塑料,在运用时发现,这些塑料对于环氧树脂的改性有非常明显的效果。这些热塑性树脂在增韧改性的过程中,凭借自身的优势,作为一种增韧剂参与到环氧树脂中能够有效的提高其任性,并且还不能影响固化物的耐热性。在进行改性的过程中,选用耐热性好的热塑性树脂来说可以使环氧树脂的内容更加额丰富,同时还取得了一系列非常有意思的成果。对于改性剂来说,她有着非常明显的优势;第一,他们能够针对交联性较高的环氧体系进行改进;第二就是,在所产生的弹性模量中损失是最小的,具有非常完美的力学性能。

2.3刚性粒子增韧环氧树脂

通常所说的纳米复合材料是指由两种或者是两种以上的固相进行复合而组成的材料,并且其中有一种为纳米量级。纳米复合材料因为纳米粒子独特的性质有着常规的材料中无法具备的优势,对于纳米复合材料的研究已经成为在材料学中重点研究的一项内容。在热塑性树脂中加入刚性粒子,主要的目的就是为了控制材料的成本,保持材料的膨胀与收缩。通过粉粒填料还可以提高相应的模量。在环氧树脂中加入刚性粒子,也能产生之前我们所说的变化,并且还可以有效的提高其韧性。

2.4环氧树脂互穿网络聚合物

互穿网络聚合物能够有效的提高材料性能的协同效应,自这一聚合物出现以来就得到了人们的广泛的关注。特别是近些年来,在环氧树脂的发展中,互穿网络聚合物给环氧树脂的增韧改性技术提供了新的发展方向。

互穿网络聚合物是由两种及以上的聚合物通过互穿以及缠结等形成的聚合物,它的主要特点就是一种材料能够贯穿到另一种材料中去,并且起到了包容与协同效应的作用。目前,国内外对于互穿网络聚合物进行了大量的研究,发现这一聚合物对于环氧树脂的增韧改性有着非常明显的作用。在运用了这一聚合物之后,环氧树脂的韧性有明显的增强,并且具有较强的抗冲击的能力,抗拉强度也所有增高,这也是其它很多增韧技术都不能够完成的。

2.5液晶聚合物改性环氧树脂

液晶聚合物运用在环氧树脂的增韧改性技术中引起了国内外的广泛关注,在液晶聚合物中包含的单元以及结构决定了它的优良性能,它相对于很多聚合物来说,有着更加明显的力学性以及抗热的性能。液晶聚合物作为第二相,其本身具有一定的任性,并且有着较强的断裂深长的性能,只要其体积分数在一定的范围内,就可以起到增韧的作用。少量的液晶聚合物的存在还可以避免裂纹的继续扩展,能够有效的提高基体的韧性,并且对于材料本身的耐性性能等都不会产生损失。在环氧树脂的增韧改性的过程中利用液晶聚合物,主要是因为液晶聚合物与环氧树脂之间具有一定的相容性。在液晶聚合物增加环氧树脂人性的同时,可以有效的保持了其力学性能与抗热的性能。但是其合成材料以及原料的来源有限,并且其成本非常的高,热变形温度很好,很难与基体聚合物进行匹配,在加工的过程中也存在一定的困难。

2.6核壳聚合物粒子增韧环氧树脂

从上个世纪开始,人们在进行环氧树脂的增韧改性的过程中开始采用核壳聚合物粒子。核壳聚合物是由两种及两种以上的单体通过乳液进行聚合而得到的复合粒子,其核与壳都分别有不同的聚合物构成的,能够显示出特殊的结构。同时,也可以通过改变核与壳的结构来进行不同的组合,可以重新得到一系列具有不同性能的核壳聚合物。在核壳聚合物运用在环氧树脂中产生增韧效果的具体原理是因为其中的橡胶粒子成为应立集中体,能够引发并终止银纹;同时其中的橡胶弹性粒子还可以释放其应变的能力,提高材料的韧性与粘度。

结语

通过本文的分析我们可以知道,环氧树脂被广泛的运用在很多行业中,并且随着电子材料等复合材料的不断发展,环氧树脂也逐渐的迈向更高的功能性以及高附加值的方向进行转变。在这一发展的背景下,我们更要重视对于环氧树脂增韧改性技术的研究,寻找出新型的增韧改性的技术与方法,在不断发展的背景下,新的增韧方法与增韧剂会随着技术的发展而出现。

参考文献

[1]环氧树脂增韧改性研究新进展[J].黄晓军,张楠楠.广东化工.2006(12).

[2]环氧树脂的增韧研究进展[J].张瑞珠,贾新杰,李林杰,王重洋.化工新型材料.2018(09).

[3]端羧基丁腈橡胶改性酚醛型环氧树脂的性能研究[J].王海峰,刘垚,张进,于晓燕,张庆新.热固性树脂.2018(04).

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