環(huán)氧樹脂（EP）通常是指其化學(xué)成分內(nèi)部包括兩個或兩個以上的環(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)致分子鏈間相對滑移困難，易造成干燥過程涂層內(nèi)部應(yīng)力的積聚導(dǎo)致涂層易開裂、耐沖擊強(qiáng)度差等缺點(diǎn)，達(dá)不到人們對其使用特性提出的更高要求。因此人們對環(huán)氧樹脂增韌改性方法開展了大量研究，不斷探索環(huán)氧樹脂增韌改性的新機(jī)理和新方法，致力與在保持環(huán)氧樹脂膠粘劑高的粘接強(qiáng)度的基礎(chǔ)上提高其柔韌性。下面我們著重對這些進(jìn)行評述，以理清該領(lǐng)域的研究進(jìn)展和發(fā)展方向。

  1.環(huán)氧樹脂增韌改性機(jī)理

  在科學(xué)研究的過程中，為了得到具有不同韌性的環(huán)氧樹脂，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)。而在對環(huán)氧樹脂增韌改性的過程中，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)氧樹脂體系中通過環(huán)氧樹脂基體進(jìn)行增長，橡膠粒子撕裂或拉長所吸收的能量即是樹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)為一個具有單位長度裂紋尖端的裂紋受到應(yīng)力作用在固體中增長時，當(dāng)它遇到一系列與基體結(jié)合良好的固體顆粒，裂紋尖端就會在粒子間發(fā)生彎曲，但仍然會釘鉚在它們所遇到的固體粒子的位置上并形成一個二級裂紋。這種裂紋會導(dǎo)致環(huán)氧樹脂的增韌性能降低，也給這種機(jī)理的發(fā)展帶來一定的影響。

  2.熱塑性樹脂增韌環(huán)氧樹脂

  熱塑性樹脂增韌效果取決于互穿網(wǎng)絡(luò)相結(jié)構(gòu)的形成，熱塑性樹脂增韌環(huán)氧樹脂在開發(fā)高韌性環(huán)氧樹脂基復(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脂基體復(fù)合材料，將會對發(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脂在增韌改性過程中用量大、溶解性差，導(dǎo)致熱塑性樹脂增韌環(huán)氧樹脂在加工工藝上存在一定的困難。

  2.1橡膠增韌環(huán)氧樹脂

近年來，利用異氰酸酯基將聚脲軟段引入到環(huán)氧樹脂交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中獲得高強(qiáng)高韌環(huán)氧樹脂膠粘劑的研究取得了很大進(jìn)展。官建國課題組結(jié)合環(huán)氧樹脂-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，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)氧樹脂

  通過分子結(jié)構(gòu)設(shè)計手段，將柔性鏈和剛性鏈直接對環(huán)氧樹脂改性或通過固化劑引入到固化物體系中的改性方法是環(huán)氧樹脂增韌的一種有效途徑。可采用兩種形式：1）在環(huán)氧樹脂分子結(jié)構(gòu)上引入柔性鏈段增韌環(huán)氧樹脂；2）在固化劑中引入柔性鏈段，制備柔性環(huán)氧樹脂固化劑。

  3.增韌環(huán)氧樹脂交聯(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)氧樹脂體系，在樹脂固化體系中出現(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)氧樹脂/咪唑，通過掃描電鏡和透射電鏡對增韌樣品微觀結(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

  隨著高分子材料科學(xué)與測試技術(shù)的不斷進(jìn)步，人們對環(huán)氧樹脂的增韌要求也越來越高，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)氧樹脂的增韌機(jī)理；從而進(jìn)一步為環(huán)氧樹脂的增韌提供新的研究思路和方法，促使環(huán)氧樹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。