增韌劑,,是指能增加膠黏劑膜層柔韌性的物質(zhì),。某些熱固性樹脂膠黏劑,如環(huán)氧樹脂,、酚醛樹脂和不飽和聚酯樹脂膠黏劑固化后伸長率低,,脆性較大,,當(dāng)粘接部位承受外力時很容易產(chǎn)生裂紋,并迅速擴展,,導(dǎo)致膠層開裂,,不耐疲勞,不能作為結(jié)構(gòu)粘接之用,。因此,,必須設(shè)法降低脆性,增大韌性,,提高承載強度,。凡能減低脆性,增加韌性,,而又不影響膠黏劑其他主要性能的物質(zhì)即為增韌劑,。可分為橡膠類增韌劑和熱塑性彈性體類增韌劑,。
增韌劑(toughener)是指能增加膠黏劑膜層柔韌性的物質(zhì),。某些熱固性樹脂膠黏劑,如環(huán)氧樹脂,、酚醛樹脂和不飽和聚酯樹脂膠黏劑固化后伸長率低,,脆性較大,當(dāng)粘接部位承受外力時很容易產(chǎn)生裂紋,,并迅速擴展,,導(dǎo)致膠層開裂,不耐疲勞,,不能作為結(jié)構(gòu)粘接之用,。因此,必須設(shè)法降低脆性,,增大韌性,,提高承載強度。凡能減低脆性,,增加韌性,,而又不影響膠黏劑其他主要性能的物質(zhì)稱為增韌劑。
增韌劑一般都含有活性基團,,能與樹脂發(fā)生化學(xué)反應(yīng),,固化后不完全相容,有時還要分相,,會獲得較理想的增韌效果,,使熱變形溫度不變或下降甚微,而抗沖擊性能又明顯改善,。一些低分子液體或稱之為增塑劑之物加入樹脂之中,,雖然也能降低脆性,但剛性,、強度,、熱變形溫度卻大幅度下降,不能滿足結(jié)構(gòu)粘接要求,,因此,,增塑劑與增韌劑是完全不同的。
有些線型高分子化合物,,能與樹脂混溶,,含有活性基團,可以參與樹脂的固化反應(yīng),,提高斷裂伸長率和沖擊強度,,但熱變形溫度有所下降,這種物質(zhì)稱之為增柔劑(flexibizer),,常用的有液體聚硫橡膠,、液體橡膠,由于它們與樹脂適量配合,,可以制成結(jié)構(gòu)膠黏劑,,所以也將增柔劑歸入增韌劑之類。增柔與增韌雖是相互關(guān)聯(lián)又不相同的概念,,但實際上卻很難嚴(yán)格區(qū)分開來,。從理論上講增韌與增柔不同,,增韌它不使材料整體柔化,而是將環(huán)氧樹脂固化物均相體系變成一個多相體系,,即增韌劑聚集成球形顆粒在環(huán)氧樹脂的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的連續(xù)相中形成分散相,,抗開裂性能發(fā)生突變,斷裂韌性顯著提高,,但力學(xué)性能,、耐熱性損失較小。[1]
增韌機理
不同類型的增韌劑,,有著不同的增韌機理,。液體聚硫橡膠可與環(huán)氧樹脂反應(yīng),引入一部分柔性鏈段,,降低環(huán)氧樹脂模量,,提高了韌性,卻犧牲了耐熱性,。液體橡膠作為環(huán)氧樹脂的增韌劑,,室溫固化時幾乎無增韌效果,粘接強度反而下降;只有中高溫固化體系,,增韌與粘接效果較明顯,。端羧基液體橡膠增韌環(huán)氧樹脂,固化前相容,,固化后分相,,形成“海島結(jié)構(gòu)”,既能吸收沖擊能量,,又基本不降低耐熱性,。T-99多功能環(huán)氧固化劑固化環(huán)氧樹脂使交聯(lián)結(jié)構(gòu)中引進(jìn)了柔性鏈段,不產(chǎn)生分相結(jié)構(gòu),,在提高韌性的同時基本不降低耐熱性,。
熱塑性樹脂連續(xù)貫穿于環(huán)氧樹脂網(wǎng)絡(luò)中,形成半互穿網(wǎng)絡(luò)型聚合物,,致使環(huán)氧樹脂固化物韌性提高,。
納米粒子尺寸為1-100nm,具有極大的比表面積,,表面原子又有極高的不飽和性,,因此表面活性非常大。環(huán)氧基團在界面上與納米粒子形成遠(yuǎn)大于范德華力的作用,,能很好地引發(fā)微裂紋,,吸收能量。納米SiO2和納米黏土既能引發(fā)銀紋,,又能終止裂紋,。同時,,納米粒子具有很強的剛性,裂紋在擴展時遇到納米粒子發(fā)生籜向或偏轉(zhuǎn),,吸收能量而達(dá)到增韌目的,。另外,納米粒子與樹脂具有良好的相容性,,使基體對沖擊能量的分散能力和吸收能力提高,導(dǎo)致韌性增大,。
主要用途
增韌劑是具有降低復(fù)合材料脆性和提高復(fù)合材料抗沖擊性能的一類助劑,。可分為活性增韌劑與非活性增韌劑兩類,,活性增韌劑是指其分子鏈上含有能與基體樹脂反應(yīng)的活性基團,,它能形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),增加一部分柔性鏈,,從而提高復(fù)合材料的抗沖擊性能,。非活性增韌劑則是一類與基體樹脂很好相溶、但不參與化學(xué)反應(yīng)的增韌劑,。