在这篇创新性的研究中,研究者们成功地开发了一种新型的环氧树脂增韧体系,通过将含有柔性烷基侧链的环氧树脂D18与传统的双酚A型环氧树脂(DGEBA)和甲基六氢苯酐(MeHHPA)进行共聚,制备了一系列不同质量比例的D18/DGEBA/MeHHPA共聚增韧环氧树脂体系。这项研究的突破性在于,它解决了环氧树脂强度、模量和韧性三要素之间相互制约的难题,实现了综合力学性能的显著提升。 研究过程中,科研人员系统地探究了D18含量变化对环氧树脂增韧体系机械性能的影响规律。通过一系列表征和分析,包括热稳定性能、断裂形貌特征以及综合力学性能等,他们深入研究了D18在共聚体系中的相容性,揭示了柔性侧链环氧树脂D18在共聚增韧体系中发挥的关键作用。 实验结果表明,使用不同质量分数的D18对DGEBA进行共聚增韧,共混固化后的D18/DGEBA/MeHHPA共聚体系具有良好的相容性。DSC和低倍SEM的结果证实,D18中柔性烷基侧链的结晶性被完全抑制,且EPD18-X共聚体系具有优异的均一性,无宏观相分离现象发生。 进一步的研究发现,EPD18-X体系的淬断形貌在高倍SEM下呈现出纳米级的微相分离结构,EDS结果表明这种微相分离结构是由D18中柔性烷基侧链的自组装形成的。DMA结果进一步证实,柔性侧链自组装的物理缠结可以赋予EPD18-5体系在低温下(118°C)高于纯EP体系的储能模量。 拉伸测试结果显示,EPD18-5体系展现出最佳的综合性能,其拉伸强度、拉伸模量、断裂伸长率和冲击强度相比于纯EP体系分别提升了15.5%、7.7%、22.9%和58.5%。拉伸断面的SEM形貌分析表明,该体系的增韧机制为裂纹偏转和银纹剪切带吸收能量,而D18中柔性烷基侧链自组装形成的物理缠结则是实现共聚增韧体系强度、模量和韧性同步提高的内在原因。 这项研究工作的意义在于,它为开发高性能的环氧树脂材料提供了新的思路和方法。通过巧妙地设计和调控柔性侧链环氧树脂与传统环氧树脂的共聚,研究者们成功地突破了环氧树脂性能优化的瓶颈,实现了强度、模量和韧性的同步提升。这种新型的共聚增韧环氧树脂体系有望在各种工程应用中得到广泛应用,为高性能复合材料的发展做出重要贡献。