环氧树脂-聚酰亚胺树脂研究进展

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1、环氧树脂-聚酰亚胺树脂研究进展环氧树脂(EP)有优异的粘结性、热性能和机械性能，以其为基体的复合材料已广泛应用于航空航天、电子电气等领域；但纯环氧树脂的脆性大，其热性能以及电性能等不能满足这些领域的要求，必需对环氧树脂进行改性以增强其韧性、热稳定性及电性能。改善脆性的途径有：共聚或共混，使固化产物交联网络疏散；引入适当组分形成互穿网络或两相体系；通过分子设计在分子链中引入柔性链段№]。但在环氧树脂分子链中引入柔性链段会降低环氧树脂的耐热性。为得到韧性环氧树脂材料。人们已尝试用橡胶和聚丙烯酸酯改性，环氧树脂中引入这些聚合物材料提高了其韧性，但在提高玻璃化温度

2、(Tg)、使用温度和耐弯曲性方面未取得成功。近来，热塑性工程塑料已被用于增韧环氧树脂。由于这些塑料具有高模量和高玻璃化温度，改性后的环氧树脂的模量和玻璃化温度可以达到甚至超过纯环氧树脂。聚酰亚胺(包括交联型和缩聚型)是一类性能优异的工程塑料，具有耐高低温性能、突出的机械性能等，广泛应用于对热稳定性、机械性能要求高的领域¨’一引。在环氧树脂中引入聚酰亚胺或向环氧树脂单体骨架引入亚胺环结构，提高环氧树脂的热稳定性和韧性，取得较为满意的结果。1聚酰亚胺／环氧树脂共聚或共混1．1热塑性聚酰亚胺／环氧树脂共聚或共混         最近，人们对用高性能芳香热塑性聚合

3、物共混增韧热固性树脂做了大量研究，热塑性聚酰亚胺就是其中很重要的一类。有些聚酰亚胺如聚醚酰亚胺(PEI)等与未固化环氧树脂有很好的相容性和溶解性而已被用于环氧树脂的增韧，由于其玻璃化温度(Tg)与交联环氧树脂网络的取相近，因此在提高环氧树脂抗破坏性的同时。没有降低(甚至提高)其他关键的层压性能和热／湿性能。       Biolley等用具有相当高玻璃化温度的二苯酮四酸二酐(BTDA)和4.4'-(9-氢-9-亚芴基)二苯胺(FBPA)合成的可溶性热塑性聚酰亚胺改性四缩水甘油基二苯甲烷一二氨基二苯砜环氧树脂体系(TGDDM／DDS／PEI)，增韧效果明显。

4、固化后的树脂用扫描电子显微镜观察未发现相分离，动态力学分析表明只有一个Tg，这些都说明共混组分间能完全相容。但组分问的高相容性使形成的共混物粘度高，这可能首先影响聚合反应的动力学和选择性，其次阻碍了相分离结构(这种结构增韧效果显著)的形成。引入热塑性聚酰亚胺(聚酰亚胺含量10％)使取略有提高(△Tg=5℃)，断裂应力只提高50％，临界应变松弛速率(G1c)值与没有改性的环氧树脂相当。       陈鸣才研究了PEI对多官能团环氧树脂的增韧作用。加入PEI时，共混物的应力强度因子(K1c)和GIC都有显著提高，即增加了环氧树脂的韧性。虽然共混物只有一个取，但

5、电镜观察说明共混物为两相结构。当PEI含量为10％时，PEI开始从分散相转变为连续相。李善君用双酚A二酐和4，4’-(1，4-苯基-二(1-甲基-亚己基))二苯胺按不同摩尔比合成聚醚酰亚胺用于改性环氧树脂。加入20％～30％PEI的改性体系相结构发生变化，使体系剪切强度有较大提高。含量为20％时，形成连续相结构，含量为30％时发生相反转。聚醚酰亚胺作为连续相有利于力学性能的大幅度提高，断裂韧性提高5倍。改性体系的rg比纯TGDDM体系提高10℃以上。改性体系作为胶粘剂时剪切强度提高一倍左右，200℃高温剪切强度仅下降10％。       另外，Agag等用

6、非反应型线性聚酰亚胺增韧环氧一二苯砜二胺树脂体系，在模量不损失情况下增加了其断裂韧性，但耐热性随聚酰亚胺的添加变化不大。1．2交联型聚酰亚胺／环氧树脂共聚或共混       双马来酰亚胺(BMI)树脂是一类性能优异的交联型聚酰亚胺，兼有聚酰亚胺优良的耐高温和耐潮湿性能，可采用与环氧树脂类似的成型工艺，且与其他缩聚型聚酰亚胺相比，在形成过程中没有小分子物质放出。向环氧树脂中引入双马来酰亚胺后，由于两者聚合机理不同和相容性等方面的原因在聚合过程中可能形成互穿网络或两相体系，从而达到增韧和提高耐热性的目的。        Han等用同时本体聚合技术制备了双马来酰

7、亚胺(BMI)和聚氧化丙烯型聚氨酯[PU(PPG)]-交联环氧树脂聚合物互穿网络。将BMI和PU(PPG)交联的环氧树脂(EP)混合，然后同时聚合形成互穿聚合物网络(IPNs)。结果表明，含有较长PU(PPG)链段[即PU(PPG2000)]的BMI／PU(PPG)一EP互穿网络的拉伸强度随BMI含量的增加而降低。他们还用本体聚合技术制备了聚丁二烯基二酸类聚氨酯交联的环氧树脂和双马来酰亚胺(BMI／PU—EP)互穿聚合物网络(IPN)心引。在该研究中，双马来酰亚胺主要溶解在环氧树脂基的聚氨酯区而形成相容系统，从而提高了互穿网络的互穿程度并且最终提高了网络机

8、械强度。因此当双马来酰亚胺的含量增加到一定程度(5％)时，拉伸强度