環(huán)氧樹(shù)脂（EP）通常是指其化學(xué)成分內(nèi)部包括兩個(gè)或兩個(gè)以上的環(huán)氧基，以有機(jī)化合物（芳香族、脂肪族或脂環(huán)族等）為骨架，然后通過(guò)環(huán)氧基團(tuán)反應(yīng)形成熱固性產(chǎn)物的高分子低聚體。在與固化劑發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)后形成不溶不熔的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)高分子，從而表現(xiàn)出與基材間強(qiáng)的粘接力、優(yōu)異的電絕緣性和耐介質(zhì)性能。由于有較高的交聯(lián)密度的純環(huán)氧樹(shù)脂固化物，交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)骨架剛性大、導(dǎo)致分子鏈間相對(duì)滑移困難，易造成干燥過(guò)程涂層內(nèi)部應(yīng)力的積聚導(dǎo)致涂層易開(kāi)裂、耐沖擊強(qiáng)度差等缺點(diǎn)，達(dá)不到人們對(duì)其使用特性提出的更高要求。因此人們對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂增韌改性方法開(kāi)展了大量研究，不斷探索環(huán)氧樹(shù)脂增韌改性的新機(jī)理和新方法，致力與在保持環(huán)氧樹(shù)脂膠粘劑高的粘接強(qiáng)度的基礎(chǔ)上提高其柔韌性。下面我們著重對(duì)這些進(jìn)行評(píng)述，以理清該領(lǐng)域的研究進(jìn)展和發(fā)展方向。

  1.環(huán)氧樹(shù)脂增韌改性機(jī)理

  在科學(xué)研究的過(guò)程中，為了得到具有不同韌性的環(huán)氧樹(shù)脂，就需要采用不同的增韌劑，達(dá)到交聯(lián)密度不同的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。而在對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂增韌改性的過(guò)程中，科學(xué)還發(fā)現(xiàn)了幾種增韌機(jī)理，主要包括裂紋釘鉚和分散相的撕裂和塑性拉伸。這些增韌機(jī)理的綜合作用占到整個(gè)作用中的大多數(shù)。

  1.1分散相的撕裂和塑性拉伸機(jī)理

  Kunz等提出了分散相的撕裂和塑性拉伸機(jī)理。該理論認(rèn)為裂紋在橡膠增韌環(huán)氧樹(shù)脂體系中通過(guò)環(huán)氧樹(shù)脂基體進(jìn)行增長(zhǎng)，橡膠粒子撕裂或拉長(zhǎng)所吸收的能量即是樹(shù)脂斷裂韌性的增加值。這種機(jī)理方式也能夠在一定程度上增加環(huán)氧樹(shù)脂的增韌性，但不是有很大的提高。

  1.2裂紋釘鉚機(jī)理

  Lange等提出了裂紋釘鉚機(jī)理。該理論認(rèn)為一個(gè)具有單位長(zhǎng)度裂紋尖端的裂紋受到應(yīng)力作用在固體中增長(zhǎng)時(shí)，當(dāng)它遇到一系列與基體結(jié)合良好的固體顆粒，裂紋尖端就會(huì)在粒子間發(fā)生彎曲，但仍然會(huì)釘鉚在它們所遇到的固體粒子的位置上并形成一個(gè)二級(jí)裂紋。這種裂紋會(huì)導(dǎo)致環(huán)氧樹(shù)脂的增韌性能降低，也給這種機(jī)理的發(fā)展帶來(lái)一定的影響。

  2.熱塑性樹(shù)脂增韌環(huán)氧樹(shù)脂

  熱塑性樹(shù)脂增韌效果取決于互穿網(wǎng)絡(luò)相結(jié)構(gòu)的形成，熱塑性樹(shù)脂增韌環(huán)氧樹(shù)脂在開(kāi)發(fā)高韌性環(huán)氧樹(shù)脂基復(fù)合材料方面已取得了顯著進(jìn)展。飛機(jī)的主受力件如果采用這些樹(shù)脂基體復(fù)合材料，將會(huì)對(duì)發(fā)展高性能飛機(jī)結(jié)構(gòu)方面做出重要貢獻(xiàn)。但是這種樹(shù)脂基體復(fù)合材料起到的作用不是很明顯，加上起增韌作用的熱塑性樹(shù)脂在增韌改性過(guò)程中用量大、溶解性差，導(dǎo)致熱塑性樹(shù)脂增韌環(huán)氧樹(shù)脂在加工工藝上存在一定的困難。

  2.1橡膠增韌環(huán)氧樹(shù)脂

近年來(lái)，利用異氰酸酯基將聚脲軟段引入到環(huán)氧樹(shù)脂交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中獲得高強(qiáng)高韌環(huán)氧樹(shù)脂膠粘劑的研究取得了很大進(jìn)展。官建國(guó)課題組結(jié)合環(huán)氧樹(shù)脂-空間位阻型聚醚胺膠粘劑體系富含游離極性羥基的特點(diǎn)，將其引入到聚脲膠粘劑體系，合成了環(huán)氧-聚脲膠粘劑。當(dāng)環(huán)氧含量在50％時(shí)，膠粘劑具有優(yōu)異的物理機(jī)械性能。附著力高達(dá)38.79MPa，柔韌性小于2mm。

  2.2柔性鏈段增韌環(huán)氧樹(shù)脂

  通過(guò)分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手段，將柔性鏈和剛性鏈直接對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂改性或通過(guò)固化劑引入到固化物體系中的改性方法是環(huán)氧樹(shù)脂增韌的一種有效途徑?？刹捎脙煞N形式：1）在環(huán)氧樹(shù)脂分子結(jié)構(gòu)上引入柔性鏈段增韌環(huán)氧樹(shù)脂；2）在固化劑中引入柔性鏈段，制備柔性環(huán)氧樹(shù)脂固化劑。

  3.增韌環(huán)氧樹(shù)脂交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

不同的增韌方法形成了增韌環(huán)氧樹(shù)脂體系不同的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。主要包括微觀相分離結(jié)構(gòu)、互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、均相交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

  3.1“海島”結(jié)構(gòu)

  橡膠增韌環(huán)氧樹(shù)脂體系，在樹(shù)脂固化體系中出現(xiàn)“海島”狀微相分離結(jié)構(gòu)。如張健等用10%的液體橡膠端羧基丁二烯丙烯腈共聚物（CTBN）增韌環(huán)氧樹(shù)脂/咪唑，通過(guò)掃描電鏡和透射電鏡對(duì)增韌樣品微觀結(jié)構(gòu)的觀察，發(fā)現(xiàn)分散相橡膠顆粒在環(huán)氧樹(shù)脂連續(xù)相中形成“海島”結(jié)構(gòu)。沖擊強(qiáng)度提高近1倍，拉伸強(qiáng)度提高2～3倍。這樣就使得樹(shù)脂固化體系中的橡膠增韌度提高較為明顯。

  3.2互穿網(wǎng)絡(luò)（IPN）結(jié)構(gòu)

  80年代末，一種制備具有特殊性能高分子合金的有效方法被科研工作者開(kāi)始研究，這種方法就是IPN技術(shù)。不同的共聚物或均聚物相互貫穿、纏結(jié)而形成的物理混合物是IPN的構(gòu)成和組成，其特點(diǎn)就是能產(chǎn)生出比一般共混物更優(yōu)異的性能。而產(chǎn)生這種性能的原因就在于它是一種組分和另一種組分進(jìn)行無(wú)規(guī)則地貫穿，使IPN體系中兩組分間產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)。

  3.3均相交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

  4.結(jié)語(yǔ)

  隨著高分子材料科學(xué)與測(cè)試技術(shù)的不斷進(jìn)步，人們對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂的增韌要求也越來(lái)越高，科研工作者們將從微觀層次上不斷深入事實(shí)、根據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行合理的分析環(huán)氧樹(shù)脂的增韌機(jī)理；從而進(jìn)一步為環(huán)氧樹(shù)脂的增韌提供新的研究思路和方法，促使環(huán)氧樹(shù)脂的增韌日益向兼顧物理機(jī)械性、耐熱性、工藝性等綜合性能的改性方向發(fā)展。