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环氧树脂是一种重要的热固性树脂,广泛应用于涂料、电气材料、粘结剂、复合材料等众多领域。但是环氧树脂性质较脆,影响构件的抗冲击性能和耐久性,在材料的使用上存在约束。而作为环氧树脂一种新型有效的改性剂,超支化聚合物(Hyperbranched polymer,简称HBP)得到了越来越多的研究。HBP是一种具有高度支化结构的类球型大分子,其外层拥有大量的端基官能团,并且分子间缠结较少,使得HBP具有高溶解性、低黏度和强反应性等特点。本文则以HBP改性环氧树脂作为出发点,首先合成了带有柔性链段的超支化聚氨酯(HBPU),然后在其外层接枝一种富含羟基的刚性环糊精(CD)分子,从而得到了以环糊精立体结构封端的超支化聚氨酯(HBPU-CDs)。在此基础上,将这两种聚合物分别用于改性环氧树脂,以研究不同结构的超支化聚氨酯对环氧树脂性能的影响,并进一步分析了相应的增韧改性机理,研究结果如下：(1)合成两种不同结构的超支化聚氨酯。首先以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI),聚四氢呋喃(PTHF)与二乙醇胺(DEA)为原料,通过Aa+CB2法制备了以聚四氢呋喃为软段的超支化聚氨酯(HBPU-PTHF)。然后使用丁二酸酐将HBPU-PTHF外层的羟基羧基化,并进一步与环糊精反应合成HBPU-CDs。利用红外光谱仪、核磁共振谱、凝胶色谱仪、差示扫描量热仪与热重分析仪等分析方法证明了这两种聚合物的成功合成。研究表明：HBPU-PTHF具有较高的支化度,达到了0.67;HBPU-CDs的接枝率为30.89%,玻璃化转变温度(Tg)从HBPU-PTHF的0℃上升到了45℃左右,而热稳定性略有下降：另外,HBPU-PTHF和HBPU-CDs均有较好的溶解性。(2)开展了HBPU-PTHF增韧改性环氧树脂的研究,并与环氧／线性聚氨酯(LPU-PTHF)体系进行对比。在超支化聚氨酯中引入PTHF有利于提高其分子柔性,从而提高与环氧树脂的相容性。HBPU-PTHF的加入不会影响环氧树脂优良的加工性能,固化后可以得到具有较强界面作用力的相分离结构。在加入10 wt%HBPU-PTHF后,环氧固化物的冲击强度从9.87 kJ/m2增加到了29.87 kJ/m2,比纯环氧固化物提高了2倍；环氧/LPU-PTHF (10 wt%)固化物的冲击强度则为23.93 kJ/m2,增幅为142%,但LPU-PTHF改性环氧树脂的弯曲强度和储能模量分别下降了15.30%和22.46%,而环氧/HBPU-PTHF固化物的却几乎不受影响。另外,在加入HBPU-PTHF后,环氧固化物的Tg增加了5.0-8.6℃,热分解温度增加了19.9-24.3℃不等。(3)开展了HBPU-CDs原位改性环氧树脂的研究,并与环氧/HBPU-PTHF原位改性体系进行对比。由于环糊精的引入,HBPU-CDs在环氧树脂中起到增韧增强的双重作用,在室温下固化即得到了透明且各项性能优异的环氧固化物。在加入10 wt%HBPU-CDs后,环氧固化物的冲击强度和断裂韧性K1c分别为92.40 kJ/m2和1.661MPa√m,比纯环氧固化物分别提高了50.10%和60.95%,而10wt%HBPU-PTHF原位改性的环氧树脂仅分别增加了20.99%和29.65%。同时,环氧/HBPU-PTHF固化物的拉伸强度、弯曲强度和储能模量均出现了下降,而当添加5 wt%HBPU-CDs时,固化物的拉伸强度达到63.38 MPa,比纯环氧固化物高了10%左右；当添加10 wt%HBPU-CDs时,环氧材料的弯曲强度从105.9 Mpa增加到了130.61 Mpa,增幅为23.33%。另外,在加入HBPU-CDs后,环氧固化物的Tg也出现了轻微提升,初始热分解温度则提高了3.33-16.66℃不等。总的来讲,本文设计合成了两种不同结构的超支化聚氨酯,并研究了这两种聚合物加入环氧树脂后对材料性能的影响。在HBPU-PTHF相分离增韧环氧树脂体系中,材料的韧性提升十分明显且对其他性能影响不大,而HBPU-CDs原位改性环氧树脂则得到了透明且各项性能优异的环氧固化物。以上结果说明不同结构超支化聚氨酯对环氧树脂的改性存在较大区别,因此可以根据实际所需来调整改性剂的结构,从而得到满足各种要求的环氧材料,同时,这也进一步推动了超支化聚合物改性环氧树脂的系统性研究。