环氧树脂增韧剂

环氧树脂的断裂能和断裂韧性分别为0.04~0.37kJ/m2、0.66~1.5MN/m1.5

       环氧树脂固化后脆性较大,往往需要添加一定比例的增韧剂改进韧性。环氧树脂本身为线型、热塑性的,黏稠液体或固体,待加入固化剂后,环氧固化剂与双酚A环氧树脂发生交联反应,生成不溶不熔物,质地坚硬但较脆。环氧树脂的断裂能和断裂韧性分别为0.04~0.37kJ/m2、0.66~1.5MN/m1.5,远低于其他塑料,不耐冲击,较大程度限制了环氧树脂的应用。为改善环氧树脂的脆性与低韧性,常在环氧树脂与固化剂体系中加入一定量的增韧剂。按其是否参与固化反应可分为惰性增韧剂和活性增韧剂。
        惰性增韧剂加入环氧树脂中只是物理混合,并不参与固化反应,时间长了可能会离析,用量一般为5%~20%。常用的惰性增韧剂有邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、磷酸三甲酚酯等高沸点液体物质。惰性增韧剂的加入可使胶黏剂的黏度降低,并适当延长胶的适用期。

       活性增韧剂既能参与环氧树脂的固化反应,又可起增韧作用。常用的活性增韧剂为液体聚硫橡胶、液体丁橡胶、液体氯丁橡胶、液体聚醚等。

常见的环氧固化剂增韧剂有以下几种:

一、橡胶类增韧剂

1. 端羧基丁腈橡胶(CTBN):

• 特点:与环氧树脂有良好的相容性,能显著提高环氧树脂的韧性,同时对强度和耐热性影响较小。

• 作用机理:通过活性端基与环氧树脂发生化学反应,形成海岛结构,在受力时能吸收能量,从而提高韧性。

2. 端羟基丁腈橡胶(HTBN):

• 性能:也可有效增韧环氧树脂,与 CTBN 类似,具有良好的韧性提升效果。

• 应用场景:广泛应用于对韧性要求较高的环氧胶黏剂、涂料等领域。

二、热塑性树脂类增韧剂

1. 聚醚砜(PES):

• 优势:具有较高的耐热性和机械强度,加入环氧树脂后能提高其韧性和抗冲击性能,同时保持较好的耐热性。

• 应用:在高性能环氧复合材料中应用较多。

2. 聚碳酸酯(PC):

• 特点:韧性好,能有效改善环氧树脂的脆性,提高抗冲击强度。

• 适用范围:适用于电子电器、航空航天等领域的环氧制品。

三、核壳结构聚合物增韧剂

1. 丙烯酸酯类核壳结构聚合物:

• 特性:具有核壳结构,外壳为软质聚合物,内核为硬质聚合物。在提高环氧树脂韧性的同时,对强度影响较小。

• 作用:通过在环氧树脂中形成微相分离结构,起到增韧作用。

四、纳米粒子增韧剂

1. 纳米二氧化硅:

• 作用:可以改善环氧树脂的韧性和强度,同时提高其耐热性和耐磨性。

• 机理:纳米粒子的小尺寸效应和表面效应,使其能够与环氧树脂良好结合,在受力时起到分散应力的作用。

2. 纳米碳酸钙:

• 性能:能提高环氧树脂的韧性和硬度,降低成本。

• 应用情况:在环氧地坪涂料、胶黏剂等领域有广泛应用。