1.6　主要研究內容

1.6.1　研究依據

HBP用于環氧樹脂改性，利用HBP分子結構中含有的高密度端基官能團可極大地提高HBP與其他聚合物基體特別是環氧樹脂體系的相容性；HBP網絡結構中含有大量的自由空間，用作環氧樹脂改性劑可以在樹脂受沖擊時吸收沖擊能，提高樹脂韌性；HBP獨特的球形結構在固化反應時可以伸展，能夠減少環氧樹脂固化收縮，特別是固化后的收縮。

CSP用于環氧樹脂增韌的優勢在于CSP與環氧樹脂/固化劑體系共混時，殼層帶有可與環氧樹脂基體反應的官能團可以提高其與基體樹脂之間的相容性，提高界面黏結力，并使彈性粒子充分地分布于樹脂基體中[67]，達到增韌的目的。

1.6.2　技術路線與研究內容

1.6.2.1　技術路線

課題技術路線如圖1.11所示。

1.6.2.2　研究內容

結合國內外文獻調研情況，為達到增韌增強環氧樹脂固化體系的目的，本書選擇合成端羥基、環氧基封端以及端氨基HBP，用以實現環氧樹脂固化體系的增韌增強。本書以雙酚A環氧樹脂/聚酰胺（epoxy/polyamide）復合體系為研究對象，研究HBP摻入量、表面官能團種類等對環氧樹脂/聚酰胺固化體系力學性能、斷裂韌性、固化收縮、表面硬度以及玻璃化溫度（Tg）的影響；研究納米鋯渣對環氧樹脂/聚酰胺固化體系力學性能、斷裂韌性、固化收縮、表面硬度以及Tg的影響；并以納米鋯渣為核層，表面聚合接枝HBP為殼層，制備無機-有機復合CSP-HBP核殼納米粒子并用于環氧樹脂/聚酰胺體系改性，研究CSP-HBP核殼納米粒子摻入量對環氧樹脂/聚酰胺固化體系力學性能、斷裂韌性、表面硬度與Tg的影響；研究CSP-HBP核殼納米粒子對環氧樹脂/聚酰胺/HBP復合體系力學性能、斷裂韌性、表面硬度與Tg的影響。本書主要包括以下幾個方面的研究內容。

（1）端羥基超支化聚合物（hyperbranched polymer with hydroxyl，HBP-OH）合成及改性環氧樹脂/聚酰胺固化體系研究：主要研究以二乙醇胺和丁二酸酐為原料、通過聚合反應制備AB2型單體，再通過單體之間的縮聚反應合成一種端羥基超支化聚合物（HBP-OH）。將HBP-OH與E51型雙酚A環氧樹脂、聚酰胺650固化劑混合共固化，得到固化物，研究HBP-OH摻入量與環氧樹脂/聚酰胺固化體系拉伸強度、斷裂伸長率、彎曲強度、沖擊強度、斷裂韌性、表面硬度、Tg以及固化收縮率等性能之間的關系，并研究HBP-OH改性環氧樹脂/聚酰胺固化體系增韌機理。

（2）環氧基封端超支化聚合物（epoxide-terminated hyperbranched polymer，HBP-epo）合成及改性環氧樹脂/聚酰胺固化體系研究：主要研究用（1）制備的HBP-OH為中間體，以環氧氯丙烷為封端劑，通過縮合反應合成HBP-epo。將HBP-epo與雙酚A環氧樹脂、聚酰胺650固化劑混合固化，研究HBP-epo摻入量對環氧樹脂/聚酰胺固化體系拉伸強度、斷裂伸長率、彎曲強度、沖擊強度、斷裂韌性、表面硬度、Tg以及固化收縮率等性能之間的影響，并研究HBP-epo改性環氧樹脂/聚酰胺固化體系增韌機理。

（3）端氨基超支化聚合物（hyperbranched polymer with amino group，HBP-NH2）合成及改性環氧樹脂/聚酰胺固化體系研究：主要研究以丙烯酸甲酯和二乙烯三胺為原料，通過邁克爾加成反應制備AB2和AB3型復合單體，再通過AB2+AB3型單體聚合技術合成HBP-NH2。將HBP-NH2與雙酚A環氧樹脂、聚酰胺650固化劑混合固化，研究HBP-NH2摻入量對環氧樹脂/聚酰胺固化體系拉伸強度、斷裂伸長率、彎曲強度、沖擊強度、斷裂韌性、Tg、洛氏硬度以及固化收縮率等性能之間的影響，并研究HBP-NH2改性環氧樹脂/聚酰胺固化體系增韌機理。

（4）納米鋯渣改性環氧樹脂/聚酰胺/HBP固化體系研究：對比研究納米鋯渣對環氧樹脂/聚酰胺/HBP-OH、環氧樹脂/聚酰胺/HBP-epo和環氧樹脂/聚酰胺/HBP-NH2等固化體系力學性能、斷裂韌性、表面硬度以及Tg的影響及規律，并研究納米鋯渣改性環氧樹脂/聚酰胺/HBP固化體系增韌機理。

（5）CSP-HBP核殼納米粒子制備及其改性環氧樹脂/聚酰胺固化體系研究：在合成上述三種HBP基礎上，以納米鋯渣為核，通過單體聚合反應在其表面接枝HBP作殼層，制備得到三種無機-有機復合CSP-HBP核殼納米粒子（CSP-HBP-OH、CSP-HBP-epo和CSP-HBP-NH2），并用于環氧樹脂/聚酰胺復合體系改性研究。研究CSP-HBP核殼納米粒子摻入量與環氧樹脂/聚酰胺固化體系拉伸強度、斷裂伸長率、彎曲強度、沖擊強度、斷裂韌性、表面硬度和Tg之間的關系，并研究CSP-HBP核殼納米粒子改性環氧樹脂/聚酰胺體系增韌機理。

（6）CSP-HBP核殼納米粒子與HBP協同改性環氧樹脂/聚酰胺復合體系研究：主要研究CSP-HBP核殼納米粒子與HBP協同改性對環氧樹脂/聚酰胺固化體系拉伸強度、斷裂伸長率、彎曲強度、沖擊強度、斷裂韌性、表面硬度和Tg的影響及規律，并研究CSP-HBP核殼納米粒子與HBP協同改性環氧樹脂/聚酰胺固化體系增韌機理。