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环氧树脂是一种应用广泛的热固性树脂,但是其交联固化后质脆,限制了其在很多领域的应用,故需对其增韧改性。在众多的环氧树脂改性剂中,液体橡胶是目前应用最广泛、效果最好的增韧剂之一。由于橡胶的模量和强度较低,加入往往导致环氧树脂强度和模量的大幅下降。本论文通过分子设计,对环氧树脂的交联网络结构以及橡胶/环氧树脂的界面结构进行修饰和调控,以强化橡胶相与环氧树脂基体间的界面粘合,从而制备出性能更为优异的橡胶/环氧树脂复合材料。主要开展了以下几方面的研究工作: 首先比较了丙烯腈含量和分子量不同的三种液体橡胶对环氧树脂的增韧效果,并初步探究了增韧机理。结果表明:橡胶中的丙烯腈含量越高,其对环氧树脂的增韧效果越好。丙烯腈含量较高的液体橡胶,在固化基体中的颗粒尺寸在100nm以下,较小的颗粒能够与裂纹前端相互作用,起到铆钉作用;而丙烯腈含量较低的液体橡胶,在基体中的颗粒平均尺寸为2.5μm左右,主要的增韧机理为通过橡胶粒子的空化诱导基体的剪切屈服。 其次使用原位交联液体橡胶的方法(即在固化环氧树脂之前,在橡胶/环氧树脂均相体系中,加入引发剂交联液体橡胶),制备具有特殊结构的橡胶/环氧树脂复合材料。结果表明:与未交联的(CTBN-25、CTBN-9、CTBN-8~12)液体橡胶增韧环氧树脂相比,交联的橡胶/环氧树脂复合材料的拉伸强度分别提高了5.1%、3.7%和8.0%;冲击强度分别提高了20.9%、10.7%和31.3%。尤其特别的是:通过该方法制备的交联CTBN-25/环氧树脂复合材料(橡胶含量为5phr)的拉伸强度和模量甚至还略高于纯环氧树脂的强度和模量,取得了橡胶增韧环氧树脂技术上的重大突破。 然后比较了不同的实验过程、不同的引发剂和不同的固化剂对交联液体橡胶/环氧树脂复合材料性能的影响。结果发现:无论采用何种固化剂,引发剂的加入都能进一步强化橡胶对环氧树脂的增韧效果,而不同的引发剂对增韧效果的影响较小;采用两步法(先加入引发剂交联橡胶,然后加入固化剂固化环氧树脂)制备的复合材料的拉伸强度和冲击强度都略高于一步法(橡胶的交联反应与环氧树脂的固化反应同时进行)制备的复合材料。 尝试了用丁腈胶乳、环氧化液体橡胶增韧环氧树脂,实验证明:丁腈胶乳中的橡胶粒子能够均匀分散在环氧基体中,并具有一定的增韧作用;与未环氧化的橡胶/环氧复合材料相比,环氧化之后的橡胶以较小尺寸存在于环氧树脂基体中,拉伸强度和冲击强度分别提高了14.0%和26.4%,具有更加优异的增韧效果。 最后通过超细全硫化粉末羧基丁腈橡胶(VP501)的原位溶胀制备环氧树脂/VP501复合材料,并对其形态进行了初步观察,结果表明:用E44溶胀VP501时,橡胶粒子在基体中很难实现纳米级分散,而是形成了一种特殊的聚集体结构。