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首页 > 环氧涂层专题 > 环氧树脂组成物的配方设计
总体概况
由于固化后的环氧树脂交联密度高，内应力大，因而存在质脆、耐疲劳性、耐热性、抗冲击韧性差等缺点，难以满足工程技术的要求，使其应用受到一定的限制，特别是在结构材料领域，为此，国内外学者对环氧树脂进行了大量改性研究。其中，最主要的是改善环氧树脂的脆性。
为了提高环氧树脂的韧性，最初是加入邻苯二甲酸酯和磷酸酯等增塑剂或聚丙二醇二缩水甘油醚、脂肪酸多缩水甘油醚等小分子增柔剂，但环氧树脂的耐热性、硬度、模量和电性能等同时大幅度降低。因此，环氧树脂增韧改性必须是在热性能、硬度、模量及电性能下降不太大的情况下提高环氧树脂的韧性。
整体而言，环氧树脂可通过化学方法改性和物理方法进行改性。化学方法改性主要是合成新型结构的环氧树脂及新型结构的固化剂；物理方法改性主要是通过与改性剂形成共混结构来达到提高性能的目的。两种方法比较起来，第一种方法从工艺、成本及难易程度来讲都比第二种方法处于劣势。因此，目前对环氧树脂的改性主要是通过共混结构实现的。具体而言，环氧树脂的增韧途径主要有三种：（1）在环氧基体中加入橡胶弹性体、热塑性树脂、液晶聚合物、刚性无机填料、纳米粒子（SiO2、蒙脱土）等分散相来增韧；（2）用含"柔性链"的固化剂固化环氧，在交联网络中引入柔性链段，提高网链分子的柔顺性，达到增韧的目的；（3）用热固性树脂连续贯穿于环氧树脂网络中形成互穿、半互穿网络结构来增韧从而使环氧树脂韧性得到改善。
环氧树脂增韧用的橡胶弹性体一般都是反应性液态聚合物，相对分子质量在1000~10000,在端基或侧基上带有可与环氧基反应的官能团。用橡胶对环氧树脂改性，可以降低内应力，增加韧性，提高耐水、耐候等性能。橡胶其活性端基（如羧基、羟基、氨基） 与环氧树脂中的活性基团（如环氧基、羟基等） 反应形成嵌段。在固化过程中，这些弹性链段从基体析出，形成两相结构，橡胶相的主要作用在于诱发基体的耗能过程，终止、分枝裂纹，诱导剪切变形来提高环氧树脂的断裂韧性，而其本身在断裂过程中的耗能占次要地位。弹性体增韧的环氧树脂，在胶黏剂中的应用，已经取得很大成功。但还存在下述一些问题：
（1） 改性基体的韧性会转移到它的纤维复合材料中去；（2） 由于低剪切模量的橡胶粒子的加入，复合材料层与层之间的剪切强度降低；（3） 橡胶组分的加入，会降低体系的玻璃化温度，这不符合复合材料日趋升高的耐热性要求。
目前用于环氧树脂增韧的反应性橡胶及弹性体品种主要有： 端羧基丁腈橡胶（CTBN）、端羟基丁腈橡胶（HTBN）、聚硫橡胶、液体无规羧基丁腈橡胶、丁腈-异氰酸酯预聚体、端羟基聚丁二烯（HTPB）、聚醚弹性体、聚氨酯弹性体等。其中CTBN 是研究得最早和最多的增韧剂，在理论和实际应用上都是最成熟的。CTBN 的粒径被认为在1000~2200 nm 时增韧效果最好，粒径小于100 nm 时，CTBN 对环氧树脂几乎没有增韧效果。然而，CTBN增韧环氧树脂存在的主要问题正是橡胶粒径难以控制，微观形态不稳定，致使CTBN 增韧环氧树脂的性能不稳定，重复性很差。