1　緒論

1.1　環氧樹脂

環氧樹脂（epoxy resin）泛指含有兩個或兩個以上環氧基，以脂肪族、脂環族或芳香族等有機化合物為骨架并能通過環氧基團反應形成熱固性產物的高分子低聚體[1]，具有液態、黏稠態、固態等多種形態。由于環氧樹脂具有優良的工藝性能、機械性能和物理性能，所制成的涂料、膠黏劑、復合材料樹脂基體、電子封裝材料等廣泛應用于機械、電子、電器、航空、航天、化工、交通運輸、建筑等領域[2]。自20世紀40年代以來，環氧樹脂逐漸發展成為一類包含許多類型的熱固性樹脂，如縮水甘油醚、縮水甘油胺、縮水甘油酯以及脂肪族、脂環族環氧樹脂等。目前產量最大、應用最廣的是縮水甘油醚型，包括雙酚A型（結構式見圖1.1）、雙酚F型等。該類環氧樹脂可以通過多元酚或多元醇與環氧氯丙烷等含環氧基的化合物縮聚得到，占全球環氧樹脂生產的90%以上[3]。

圖1.1　雙酚A二縮水甘油醚型環氧樹脂結構

Figure 1.1　Chemical structure of bisphenol A diglycidyl ether epoxy resin

環氧樹脂改性一直是學科研究的熱點之一[4]。盡管環氧樹脂優點眾多，如優異的力學性能和熱穩定性，但由于其固化體系交聯密度高，固化過程中產生的內應力不易消除，導致固化體系脆性大，韌性不足，限制了環氧樹脂在眾多領域特別是先進材料領域中的應用[5～8]。近年來，對環氧樹脂進行改性增韌已成為環氧樹脂研究與應用領域的熱點課題之一[9]。目前，環氧樹脂及其復合材料增韌主要通過在樹脂基體中加入橡膠彈性體[10]、熱塑性樹脂[11]、液晶聚合物[12]、互穿網絡聚合物[13]以及納米材料[14]等來實現。然而，上述各種增韌方法雖然能夠在一定程度上提高環氧樹脂及其復合材料的韌性，但均存在明顯不足。例如，橡膠彈性體剪切模量低，使得固化體系玻璃化溫度（Tg）降低[10]；熱塑性樹脂增韌存在用量大、溶解性差、體系黏度劇增，通常需要高沸點溶劑配合使用[11]，在加工操作上存在較大困難；液晶聚合物的熱形變溫度高，不易與環氧樹脂基體匹配，成形加工困難；納米材料由于表面能大，易團聚[15]，雖然采用硅烷偶聯劑等進行表面處理可以提高其在樹脂基體中的分散性，加入量較少時對環氧樹脂韌性有一定程度的提高作用，但提高幅度有限，而當摻入量較大時，容易團聚，反而造成環氧樹脂力學性能及韌性降低。

超支化聚合物（hyperbranched polymer，HBP）和核殼納米粒子（core-shell nanoparticle，CSP）增韌環氧樹脂是近年來出現的增韌方法，因HBP和CSP各自獨特的結構與性能而備受關注，分別在環氧樹脂增韌方面取得了較好的效果。