环氧树脂具有优良的物理机械性能、电绝缘性能、耐药品性能和粘接性能,以其独特的优势应用在各行各业。当然,在应用过程中也存在一定的缺陷。如一般固化物偏脆,抗剥离、抗开裂、抗冲击性能较差。若改善环氧树脂的脆性,一般都采用引入橡胶弹性体来提高韧性。用于增韧环氧树脂的橡胶弹性体必须具备2个基本条件。
首先,所用橡胶在固化前必须与环氧树脂相容且当环氧树脂固化时,橡胶能顺利析地出来,形成两相结构;
其次,橡胶应能与环氧树脂发生化学反应,产生牢固的化学交联点。因此只有相对分子质量在一定范围内,且在端基或侧基上带有反应官能团的橡胶弹性体才能用来增韧环氧。
可用于环氧树脂增韧的橡胶弹性体有:丁腈橡胶、聚氨酯、核壳橡胶和有机硅弹性体等。
一、 丁腈橡胶增韧环氧树脂
液体丁腈橡胶增韧环氧树脂的关键是两者的SP要匹配,如果SP值相差太近,则固化时不发生相分离;相差太远,又不能很好混溶,未固化时就发生相分离而达不到好的增韧效果。采用活性基团的液体丁腈橡胶增韧环氧,应用最多的是端羧基丁腈橡胶(CTBN),此外还有端羟基丁腈橡胶(HTBN)、端环氧基丁腈橡胶(ETBN)等。
二、聚氨酯增韧环氧树脂
聚氨酯(PU)增韧环氧树脂的方式主要有:端氨基液体橡胶改性环氧树脂、端羟基聚氨酯预聚体改性环氧树脂、封闭异氰酸酯改性环氧树脂以及聚氨酯环氧树脂接枝共聚物改性环氧树脂等。
三、核壳橡胶增韧环氧树脂
采用具有核壳结构的弹性粒子作为增韧剂来降低环氧树脂的内应力,使体系剥离强度、抗开裂、抗冲击强度有较大幅度的提高,核壳橡胶弹性粒子的粒径越小,增韧效果越明显。
四、有机硅弹性体增韧环氧树脂
有机硅弹性体增韧环氧树脂是采用硅氧烷与甲基丙烯酸甲酯接枝共聚物,引入与环氧树脂相容性好的链段,降低两相界面能,提高两者的相容性,令其韧性显著提高。
不同的增韧方法会起到不同的增韧效果,在实际应用中应根据需要仔细甄选。不断探索更加合理的增韧机理,并以此为指导开发新的增韧剂品种,将会使环氧树脂得到更好、更广泛的应用。