摘要
环氧树脂(EPs)是一种最重要、最常用的热固性树脂，具有优越的机械性能、耐腐蚀性、热稳定性、电绝缘性、加工性和尺寸稳定性等独特性能，在涂料、粘合剂、电子封装材料、高性能复合材料等领域具有重要的应用前景。但由于高度交联的分子结构，导致EPs低韧性和高脆性等缺点，在一定程度上限制了EPs的应用领域，因此亟需对EPs进行增韧改性。中空聚合物微球具有体积小，比表面积大，和特殊的空腔结构等优点，并且通过简单的化学反应即可向微球表面引入高密度功能性基团，在催化剂载体、药物缓释、吸附分离以及复合材料改性等方面具有巨大的应用前景。更重要的是，中空聚合物微球独特的空腔结构不仅能向EPs基体中引入孔隙，从而有效提高EPs的抗冲击性能，同时还能起到降低密度和减重的效果。 本文将自稳定沉淀聚合(2SP)与模板法结合，设计制备了一种壳层中同时含有高密度酸酐和环氧基团的中空聚合物微球，并将其用于EPs的增韧改性。主要研究内容如下: 1.在乙酸异戊酯/正庚烷(IPA/Hep)混合溶剂中，以马来酸酐(MAH)和甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)为单体，二乙烯基苯(DVB)为交联剂，以2SP聚合所制备的单分散聚(苯乙烯-co-马来酸酐)(PMS)微球为模板，通过模板法制备了壳层中同时含有酸酐和环氧基团的PMS@PMGD核壳聚合物微球，进一步经溶剂刻蚀得到了PMGD中空聚合物微球。 2.系统的研究了引发剂浓度、溶剂组成、核壳质量比、模板尺寸和壳层单体比例对单体转化率、PMS@PMGD和PMGD微球形貌、尺寸和组成结构的影响。实验结果显示，引发剂用量为总单体3wt％时微球收率最高;IPA/Hep(v/v=3∶2)为反应介质可有效抑制二次成核;核壳质量比为1∶1时微球粒径和壳层厚度最均匀。此外，单体投料中DVB双键基团与MAH摩尔量相等时，单体转化最充分，且通过改变单体投料比可制备酸酐和环氧官能团含量不同的PMGD中空微球。 3.将中空微球PMGD与环氧树脂E51共混，以4,4-二氨基二苯基甲烷(DDM)为固化剂制备了PMGD/E51改性树脂。PMGD不仅可以引入空腔结构，且表面的环氧基团参与EP树脂固化，改善了PGDM与EPs基体的界面相容性，有效提高了改性树脂的强度和韧性。PMGD加入量为3wt％的PMGD/E51改性树脂冲击强度高达40.42kJ/m2,相较于纯E51树脂(21.15kJ/m2)提高了91％;PMGD用量为1wt％时改性树脂拉伸强度为89.19MPa,相较于纯E51树脂提升了17.25％。
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