摘要：将环氧树脂及固化剂等通过物理方法或玻璃方法进行复配改性，增加环氧树脂应有的品种，满足实际应用要求。复配改性技术是环氧树脂应用技术的重要内容之一。复配改性技术的特点是参与复配改性的基元材料间交叉渗透、特性叠加、改善性能、创新产品。应用实践表明，复配改性技术更新了环氧树脂的应用理念、增添了环氧系统产品的技术含量、拓展了环氧树脂的应用领域。本文重点介绍环氧树脂间复配、环氧树脂与其他树脂复配、环氧树脂增韧及增强、环氧树脂与丙烯酸酯单体等共聚反应、胺类固化剂间复配、胺与酚醛树脂复配、芳香胺共熔和酸酐共熔等内容。
关键词：环氧树脂固化剂复配改性技术
当前，环氧树脂应用技术理念正发生深刻变革，传统概念的环氧树脂固化物特性(如粘结性、绝缘性及低收缩等)、固化剂功能及固化速度等受到新应用理念冲击。环氧树脂应用的新理念，开拓了人们的新思路，扩大了环氧树脂应用的新领域，促进了环氧树脂应用技术的新发展。
环氧树脂应用的复配改性技术可更新环氧树脂的应用理念、增添环氧体系的技术含量、探索环氧树脂体系材料的新特性、拓展环氧树脂体系产品的新市场。通常，双酚A型环氧树脂固化物的交联密度较高，内应力较大，柔韧性、耐疲劳性、耐热性及耐候性较差。因此，应将环氧树脂及固化剂通过物理方法或玻璃方法进行复配改性，以便更突出地展示环氧树脂体系产品的新特性，使其达到满意的应用效果。本文重点介绍已取得实际应用的部分复配改性技术及应用示例，供参考。
1. 环氧树脂的复配改性
1.1. 物理方法改性
1.1.1. 环氧树脂胶液
在制造环氧树脂胶液(清漆)时，可将两种或两种以上不同相对分子质量的环氧树脂复配，得到所谓相对分子量分布为"双峰"或"多峰"型环氧树脂胶液。复配的环氧树脂胶液中，相对分子质量低的环氧树脂有利于改善渗透性；而相对分子质量高的环氧树脂有利于在热压时控制流动性。提高了胶液的工艺操作性、满足了产品的使用性。
1.1.2.环氧涂料的基料
在设计环氧涂料配方时，往往将不同相对分子质量的双酚A型环氧树脂复配制成混合基料；将双酚A型环氧树脂与脂肪族环氧树脂复配制成混合基料，改进产品的柔韧性和耐候性；有时在环氧树脂组分中加入亲电性助剂改进涂料的施工性和使用性。
1.1.3.与其他树脂复配
环氧树脂与不饱和聚酯树脂、乙烯基酯树脂、酚醛树脂、呋喃树脂、氨基树脂、丙烯酸树脂、醇酸树脂、聚乙烯醇缩丁醛和煤焦油等进行复配改性，已获得较好的应用效果。例如，经物理方法复配改性的环氧煤焦油混合基料，兼顾了环氧树脂和煤焦油的特性，涂膜的防腐蚀效果优良。通常情况下，在环氧树脂中加入的一种其他树脂可占复配改性后树脂总量的30％-60％。
环氧树脂-氨基树脂-丙烯酸树脂复配成三元体系清漆，其组成及形成涂膜的性能见表-l和表-2。
表-1 三元体系清漆组成及机械性能[注]
-
配方1
配方2
配方3
配方4
组成
-
-
-
-
E-44环氧树脂
22
22
17
13
丙烯酸树脂
46
56
56
60
氨基树脂液
32
22
27
27
机械性能
-
-
-
-
耐冲击性/N·cm
441
490
441
490
柔韧性/mm
/
/
/
/
附着力/级
/
/
/
/
注：不加催化剂，固化条件为180±5℃/10min
表-2 三元体系清漆膜的耐玻璃药品性
项目
试验结果
项目
试验结果
10%盐水浸泡15d
无变化
120××汽油浸泡15d
无变化
5%盐酸浸泡15d
无变化
豆油浸泡15d
无变化
5%醋酸浸泡15d
无变化
菜籽油浸泡15
无变化
10%氢氧化钠浸泡15d
无变化
水煮沸8h
无变化
工业酒精浸泡2d
漆膜稍软
甲苯浸泡2d
漆膜稍软
由环氧树脂-氨基树脂-丙烯酸树脂复配成的三元体系清漆所得到的涂膜具有较好的机械性、耐酯碱性和耐沸水性等。但应增加涂膜的交联密度，改进其耐溶剂性。
1.1.4. 环氧树脂的增韧及增强
环氧树脂的增韧、增强复配改性技术已取得新突破，为环氧系统推出新的应用品种、拓宽了新市场，推动了环树脂应用技术的新发展。经增韧或增强的环氧系统产品已在许多领域成为主导材料，充分显示出复配改性技术的生命力。
增韧剂是一种能与环氧树脂或固化剂起交联固化反应的化合物（或聚合物），其固化物的冲击韧性、断裂伸长和柔韧（弹性）等明显提升与改善。
根据应用技术要求，恰当地选用增韧剂品种和用量，采用科学合理地复配技术，可制得多种性能优异的、满足应用要求的环氧系列产品。如取E-51环氧树脂100份、端羧基丁腈-2l，35份和2-甲基-4-乙基咪唑10份组成丁腈橡胶增韧的环氧胶液。粘接钢一钢时，经120℃/3h固化后，在室温下剪切强度为46.5MPa。若在丁腈橡胶增韧的环氧体系中加入附着力促进剂后，可明显改进对ABS等塑料的粘结强度。
除上述增韧剂外，可在环氧体系中加入刚性无机填料或热塑性塑料聚合物等增韧材料，也会对环氧固化物达到增韧效果。
增强剂能提高环氧固化物的强度性能。环氧树脂所用的增强剂(或增强材料)以纤维为主，有时采用晶须及起增强作用的填料。采用玻璃纤维，碳纤维和有机纤维等可明显提升环氧树脂材料的强度性能。
由各种纤维与环氧树脂组成的复合材料具有密度低，疲劳强度高，减振性优，耐蚀性、介电性、透电磁波性及耐热性好等特点。同时复合材料具备各向异性及材料性能的可设计性。
表-3 几种工程材料的性能比较
材料名称
密度/g·cm-3
抗拉强度/GPa
抗拉模量/×102GPa
比强度/MN·m·kg-1
比模量/MN·m·kg-1
钢
7.8
1.03
2.1
0.13
27
铝合金
2.8
0.47
0.75
0.17
27
钛合金
4.5
0.96
0.14
0.21
25
玻璃纤维复合材料
2.0
1.06
0.4
0.53
20
高强碳纤维/环氧复合材料
1.45
1.5
1.4
1.03
97
高模碳纤维/环氧复合材料
1.6
1.07
2.4
0.67
150
芳纶纤维/环氧复合材料
1.4
1.4
0.8
1.00
57
硼纤维/环氧复合材料
2.1
1.38
2.1
0.66
100
硼纤维/铝复合材料
2.65
1.0
2.0
0.38
57
由玻璃纤维，碳纤维和芳香族聚酰胺纤维(又称Kevlar纤维)与环氧树脂制成的复合材料力学性能见表-4。
表-4 几种纤维增强环氧树脂单向复合材料力学性能比较
项目
Kevlar-49
E玻璃纤维
T-300碳纤维
纤维体积含量/%
60
60
60
0o抗拉强度/MPa
1.38
2.05
1.55
0o抗拉强度/MPa
1380
1100
1240
0o抗拉模量/GPa
72.4
39.3
131
断裂伸长/%
1.8
2.8
1.11
泊松比
0.34
0.3
0.25
0o抗压强度/Mpa
276
586
1100
0o抗压模量/Gpa
72.4
39.3
131
90o抗拉伸强度/Mpa
27.6
34.5
411.4
90o抗拉伸模量/Gpa
5.5
8.96
6.2
90o抗压缩强度/Mpa
138
138
138
90o抗压缩模量/Gpa
5.5
8.96
6.2
面内抗剪强度/Mpa
44.7<
