超支化聚酰胺酯增韧增强环氧树脂的性能研究

图3为不同含量的HBP对EP冲击强度和拉伸强度的影响。由图3可知，HBP的加入使EP的冲击强度明显提高;当w(HBP)=10%(相对于EP而言)时，冲击强度达到最大值(为29.78 kJ/m2)，比原来(未添加HBP的体系)提高了142.71%;当w(HBP)>10%时，冲击强度有所下降，但仍处于较高的水平。

由图3可知，HBP在增韧EP的同时，固化体系的拉伸强度也明显提高，拉伸强度与HBP含量之间的变化趋势类似于冲击强度与HBP含量之间的变化趋势;当w(HBP)=10%(相对于EP而言)时拉伸强度达到最大值，从原来的55.37 MPa提高到74.44 MPa(增加了34.44%);当w(HBP)>10%时，拉伸强度有所下降，但仍处于较高的水平。

在EP中引入HBP后，HBP/EP固化体系所表现出的力学性能说明由于超支化聚合物分子内部含有大量的“空穴”，当固化体系受到外力作用时，超支化聚合物可以通过自身的“空穴”而吸收能量[8];另外，由于超支化聚合物自身的形变对裂纹的产生和扩展具有缓冲作用，从而提高了体系的韧性。由FT-IR分析结果表明，HBP分子中含有很多高活性的端羟基，在固化过程中可以参与反应，从而对酸酐/EP固化体系的固化反应具有促进作用，使环氧基团反应完全;HBP的加入使固化后的体系具有更高的交联密度，致使材料韧性降低、强度增加;同时HBP分子中含有苯环结构，具有一定的刚性，随着HBP含量的增加，刚性基团增多，有利于提高体系的强度[9]。因此，适量的HBP有利于固化物综合性能的提高，即在酸酐/EP固化体系中加入质量分数为10%的HBP时，固化产物的综合力学性能有较大的改善。

2.3动态力学分析

不同配比的HBP/EP体系的tanδ-温度曲线如图4所示。由图4可知，随着HBP的加入，固化体系的玻璃化转变温度(Tg)降低(向低温处移动);而当w(HBP)=15%时，Tg却达到最高值。
这是由于当w(HBP)≤10%时，HBP的空穴效应引起的Tg降低占主导地位;当w(HBP)>10%时，随着HBP含量的继续增加，HBP中的刚性基团增多，体系的交联度也相应增多，这两方面的共同作用致使Tg得以提高。

图5是不同配比的HBP/EP体系的储能模量-温度曲线。由图5可知，当w(HBP)≤10%时，固化体系的玻璃态模量随着HBP含量的增加而增大，并且当w(HBP)=10%时达到最大值;随着温度的升高，不同HBP含量的固化体系模量的下降速率几乎相同。而当w(HBP)=15%时，无论是玻璃态模量还是橡胶态模量都低于纯EP。这是由于当w(HBP)≤10%时，HBP分散在EP中，并与EP之间形成了交联网状结构，使固化体系的交联密度增大，从而限制了分子链段的活动，起到了类似于增强的作用，表现为储能模量随着HBP含量的增加而增大;当w(HBP)>10%时，随着HBP含量的继续增加，空穴密度也随之增大，空隙越多，储能模量也就越低。

3·结论

(1)选用MeTHPA为固化剂，可以在保证固化物具有良好性能的同时明显降低体系的黏度，从而改善了复合体系的加工性能。

(2)HBP的加入能够明显加快酸酐的开环反应，对整个体系的固化反应起到促进作用。

(3)由于HBP含有空穴结构和刚性基团，并能使固化体系具有较高的交联密度，三者共同作用使固化体系的力学性能在w(HBP)=10%时达到最佳值，其冲击强度和拉伸强度分别增加了142.71%和34.44%，从而有效地改善了EP的韧性和强度。

(4)随着HBP含量的增加，Tg呈先降后升的趋势，储能模量则呈先升后降的趋势。