1　緒論

1.1　環(huán)氧樹脂

環(huán)氧樹脂（epoxy resin）泛指含有兩個(gè)或兩個(gè)以上環(huán)氧基，以脂肪族、脂環(huán)族或芳香族等有機(jī)化合物為骨架并能通過環(huán)氧基團(tuán)反應(yīng)形成熱固性產(chǎn)物的高分子低聚體[1]，具有液態(tài)、黏稠態(tài)、固態(tài)等多種形態(tài)。由于環(huán)氧樹脂具有優(yōu)良的工藝性能、機(jī)械性能和物理性能，所制成的涂料、膠黏劑、復(fù)合材料樹脂基體、電子封裝材料等廣泛應(yīng)用于機(jī)械、電子、電器、航空、航天、化工、交通運(yùn)輸、建筑等領(lǐng)域[2]。自20世紀(jì)40年代以來，環(huán)氧樹脂逐漸發(fā)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(huán)族環(huán)氧樹脂等。目前產(chǎn)量最大、應(yīng)用最廣的是縮水甘油醚型，包括雙酚A型（結(jié)構(gòu)式見圖1.1）、雙酚F型等。該類環(huán)氧樹脂可以通過多元酚或多元醇與環(huán)氧氯丙烷等含環(huán)氧基的化合物縮聚得到，占全球環(huán)氧樹脂生產(chǎn)的90%以上[3]。

圖1.1　雙酚A二縮水甘油醚型環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)

Figure 1.1　Chemical structure of bisphenol A diglycidyl ether epoxy resin

環(huán)氧樹脂改性一直是學(xué)科研究的熱點(diǎn)之一[4]。盡管環(huán)氧樹脂優(yōu)點(diǎn)眾多，如優(yōu)異的力學(xué)性能和熱穩(wěn)定性，但由于其固化體系交聯(lián)密度高，固化過程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力不易消除，導(dǎo)致固化體系脆性大，韌性不足，限制了環(huán)氧樹脂在眾多領(lǐng)域特別是先進(jìn)材料領(lǐng)域中的應(yīng)用[5～8]。近年來，對環(huán)氧樹脂進(jìn)行改性增韌已成為環(huán)氧樹脂研究與應(yīng)用領(lǐng)域的熱點(diǎn)課題之一[9]。目前，環(huán)氧樹脂及其復(fù)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(wǎng)絡(luò)聚合物[13]以及納米材料[14]等來實(shí)現(xiàn)。然而，上述各種增韌方法雖然能夠在一定程度上提高環(huán)氧樹脂及其復(fù)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(diǎn)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(huán)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(tuán)聚[15]，雖然采用硅烷偶聯(lián)劑等進(jìn)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(shí)對環(huán)氧樹脂韌性有一定程度的提高作用，但提高幅度有限，而當(dāng)摻入量較大時(shí)，容易團(tuán)聚，反而造成環(huán)氧樹脂力學(xué)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(huán)氧樹脂是近年來出現(xiàn)的增韌方法，因HBP和CSP各自獨(dú)特的結(jié)構(gòu)與性能而備受關(guān)注，分別在環(huán)氧樹脂增韌方面取得了較好的效果。