环氧树脂凭借其独特的高度交联三维网络结构,展现出诸多优异性能,如尺寸稳定性佳、机械与热性能出色、抗蠕变与耐腐蚀性能优异等。然而,这种高交联密度也为环氧树脂带来了一个明显的缺陷——脆性大,导致其抗冲击性差,断裂韧性低。这一弊端极大地束缚了环氧树脂及其复合材料的应用范围,尤其在对韧性和抗冲击性要求更高的尖端领域。因此,研发兼具高韧性与抗冲击性的新型环氧树脂基体,成为当前亟待攻克的科学难题。 为了改善环氧树脂的韧性,业界尝试了多种方法。其中,通过物理共混引入柔性组分(如橡胶弹性体、热致液晶、热塑性树脂等)虽然在一定程度上提升了体系的韧性,但也带来了新的问题:柔性组分本身的强度和模量低于环氧树脂,且与基体间的相容性差,易导致宏观相分离,进而降低体系的强度、模量和玻璃化转变温度(Tg)等性能指标。 另一种策略是加入超支化聚合物,但这会影响体系的热性能,且合成工艺复杂,转化率难以控制。还有研究者尝试引入石墨烯、碳纳米管、纳米二氧化硅等刚性纳米粒子,希望实现强度和韧性的同步提升。然而,这类粒子易发生团聚,如何实现其在基体中的均匀分散一直是个难题,且粒子的引入还会增大体系黏度,影响加工性能。 综上所述,如何在保证环氧树脂基本性能的前提下,有效改善其韧性和抗冲击性,是一个复杂的系统工程。未来的研究方向可能包括:开发新型增韧组分,优化共混工艺,精准调控纳米粒子的分散,以及探索多种增韧方式的协同效应等。只有在深入理解增韧机理的基础上,才能最终研制出兼具高强度、高韧性、高 Tg 的新一代环氧树脂基体,推动其在航空航天、汽车、电子电器等高端领域的广泛应用。