环氧树脂是一种广泛应用于工业领域的高分子材料,具有优异的力学性能和热稳定性。然而,传统的环氧树脂也存在着韧性不足的缺点,限制了其在某些领域的应用。为了改善环氧树脂的韧性,研究人员开发了一种新型的共聚增韧体系,通过引入柔性链段DX,在不显著降低材料热稳定性的前提下,实现了环氧树脂强度、模量和韧性的显著提升。
通过示差扫描量热法(DSC)对纯环氧树脂EP和共聚增韧EPDX-5体系的玻璃化转变温度(Tg)进行测试,结果表明,随着DX含量的增加,共聚增韧体系的Tg较纯EP体系有所下降。这可能是由于DX相比于其增韧的DGEBA环氧树脂具有更高的分子量,导致环氧值较低,从而使共聚增韧体系的化学交联密度略低于纯EP体系。尽管DX的引入可以通过自组装形成物理缠结,提高环氧树脂的强度和模量,但这种物理缠结结构在温度接近Tg时会打开,因此无法实现环氧树脂Tg的提高。
值得注意的是,DX对纯EP体系Tg的降低幅度并不显著,考虑到DX的引入可以大幅提升环氧树脂的力学性能和韧性,Tg的轻微损失对材料的室温使用性能影响甚微。此外,所有体系的DSC曲线中均未出现其他放热峰,表明在该实验设计的固化条件下,所有共聚增韧体系均可以实现完全固化。
为了进一步评估共聚增韧对环氧树脂热稳定性的影响,研究人员采用热重分析(TGA)对纯环氧树脂EP和EPDX-5体系的热分解温度进行了表征。TG和DTG曲线的结果显示,所有体系的失重5%时的温度和最终残重数据均表明,共聚增韧对环氧树脂的热稳定性影响有限。
综上所述,通过在环氧树脂中引入柔性链段DX,研究人员成功开发了一种新型的共聚增韧体系,在保持材料优异热稳定性的同时,显著提升了环氧树脂的强度、模量和韧性。这项研究为环氧树脂的性能优化提供了新的思路,有望进一步拓宽其在工业领域的应用范围。未来,研究人员可以继续探索不同类型的柔性链段,优化共聚增韧体系的组成和制备工艺,以期获得性能更加优异的高性能环氧树脂材料。