环氧树脂(EP)是一种优异的热固性高分子材料,具有高强度、高模量、良好的耐热性和电绝缘性等特点,在航空航天、电子电器、建筑工程等领域得到广泛应用。然而,EP 的脆性和冲击韧性较差,限制了其在某些领域的进一步应用。为了改善 EP 的力学性能,研究人员开发了一种新型的共聚增韧体系,即将不同链长度的 DX(X=4、8、12、18)与双酚 A 型环氧树脂(DGEBA)按照 5/95 质量比共混固化,得到 DX/DGEBA 共聚增韧体系(EPDX-5体系)。 实验结果显示,所有的 EPDX-5 体系的力学性能相比于纯 EP 体系均有显著提升。其中,EPD4-5 体系表现出最优异的综合性能,拉伸强度、拉伸模量、断裂伸长率和冲击强度分别达到 104.8 MPa、2.9 GPa、4.6 % 和 25.2 kJ/m2,相比于纯 EP 体系分别提升了 19.6 %、11.5 %、31.4 % 和 77.5 %。这一结果表明,较短的侧链长度(如 D4)更有利于提升 EP 的力学性能。 研究人员还发现,所有 EPDX-5 体系的玻璃化转变温度(Tg)相比于纯 EP 体系均略有降低。这可能是由于引入 DX 导致共聚增韧体系的化学交联密度降低所致。尽管 Tg 略有下降,但 EPDX-5 体系的力学性能得到了显著改善,特别是在 EPD4-5 体系中,强度、模量和韧性实现了协同提升。 这项研究工作为制备高强、高模、高韧一体化的环氧树脂提供了新的思路和方法。通过合理设计和调控 DX 的链长度,可以在保证 EP 优异性能的同时,显著改善其脆性和冲击韧性,拓宽 EP 的应用范围。此外,这种共聚增韧策略还可以推广到其他热固性高分子材料体系,为开发高性能、多功能化的高分子材料提供了新的途径。 未来的研究工作可以进一步探索 DX 链长度与 EP 力学性能之间的构效关系,深入理解 DX 链段在 EP 基体中的增韧机制,优化 DX/DGEBA 共聚物的制备工艺,以期获得性能更加优异的新型环氧树脂材料。此外,还可以研究 DX/DGEBA 共聚物与其他功能性填料(如纳米材料、纤维等)的复合,进一步拓展其应用领域。