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环氧树脂是热固性树脂中很重要的一种,固化后的环氧树脂呈三维网状,具有良好的物理化学性能。环氧树脂粘接性能优异,对于非金属、金属粘接强度高,同时具有较好的介电性能。由于固化后呈现三维网状,具有收缩率小、硬度高的特点、特别是耐酸碱及对大部分溶剂稳定。由于环氧树脂具备上述的优良性能(物理机械、电性能、粘接性能)的同时,使用工艺灵活性多变,因此环氧树脂在国民经济中得到广泛的应用。 由于环氧树脂固化后交联密度大导致内应力大,呈现高脆性,因此如何提高环氧树脂的韧性和改性其他性能一直是高性能树脂材料研究的热点。本论文主要利用聚酰亚胺嵌段有机硅共聚物( PI )和两亲性嵌段共聚物聚甲基丙烯酸甲酯嵌段聚苯乙烯(PMMA-b-PS)、聚苯乙烯嵌段聚己内酯(PS-b-PCL)来改性环氧树脂。PI同时含有有机硅链段与聚酰亚胺链段,玻璃化转变温度较高,同时有机硅链段有较好的柔韧性,加入环氧树脂后能够有效的提升环氧树脂的耐热性的同时对环氧树脂进行增韧。其次利用两亲性嵌段聚合物,在选择性溶剂中能够进行自组装形成微结构的特性,在环氧树脂通过诱导相分离形成微结构。 本论文分别制备了五个环氧树脂体系,分别为DGEBA/Me-THPA(甲基四氢苯酐)/PI体系、DGEBA/Me-THPA/PMMA-b-PS体系、DGEBA/Me-THPA/PS-b-PCL体系、DGEBA/Me-THPA/PMMA-b-PS/PI体系、DGEBA/Me-THPA/PS-b-PCL/PI体系。分别通过光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描量热(DSC)等方法对五个体系的相结构和热性能进行了研究。 利用原子转移自由基聚合方法(ATRP)以α-溴乙酸乙酯为引发剂,溴化亚铜和2, 2’-联吡啶为催化剂,合成了卤原子端基的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA-Br)预聚体(多分散系数小)。并以PMMA-Br为下一步反应的大分子引发剂,引发苯乙烯聚合(催化体系同第一步),得到了多分散系数较小的聚甲基丙烯酸甲酯-b-聚苯乙烯(PMMA-b-PSt)嵌段共聚物。 以α-溴乙酸乙酯,首先合成了端基为卤原子的大分子聚苯乙烯(PS-Br)预聚体。再以四氢铝锂为还原剂,还原聚苯乙烯(PS-Br)预聚体,反应生成单羟基封端的聚苯乙烯(PS-OH)。以辛酸亚锡为催化剂,单羟基封端的聚苯乙烯(PS-OH)为引发剂,引发己内酯(ε-CL)开环聚合(ROP)得到PS-b-PCL。 通过红外分光光度计(FT-IR)、核磁共振谱(1HNMR)、以及凝胶渗透色谱(GPC)对合成的两种嵌段共聚物的结构和形态进行表征。结果表明,成功的制备出了所需的两亲性嵌段共聚物PMMA-b-PS、PS-b-PCL。嵌段共聚物的多分散系数PDI、数均分子量Mn均得到了很好的控制。 利用光学显微镜和扫描电子显微镜观察各个体系：DGEBA/Me-THPA(甲基四氢苯酐：固化剂)/PI体系、DGEBA/Me-THPA/PMMA-b-PS体系、DGEBA/Me-THPA/PS-b-PCL体系、DGEBA/Me-THPA/PMMA-b-PS/PI体系、DGEBA/Me-THPA/PS-b-PCL/PI体系的相分离过程,及固化后样品的断面形貌。观察结果表明,两亲性嵌段共聚物PMMA-b-PS、PS-b-PCL加入纯环氧体系时,体系发生微观相分离,嵌段共聚物在体系中形成纳米结构。加入混有PI的环氧体系时,PMMA-b-PS、PS-b-PCL二者都能够明显改变体系的断面形貌。固化后的样品断面由原来的鱼鳞状变为有方向的褶皱状,断面的纹理尺寸更小。 利用差示扫描量热仪对样品的热性能(玻璃化转变温度Tg)进行测量。结果显示,在嵌段和聚酰亚胺加入量相对较少的情况下,环氧体系的玻璃化温度基本保持不变。