热固性树脂的增韧改性研究进展
热固性树脂的增韧改性研究进展
摘要：综述了国内外近年来通过采用刚性粒子、橡胶弹性体、热塑性树脂、形
成互穿聚合物网络及热致液晶聚合物等手段对热固性树脂进行增韧改性的研究进展，并对各自的增韧机理进行了简单的分析。同时指出了目前热固性树脂增韧改性技术存在的问题及发展趋势。
关键词：热固性树脂；增韧；刚性粒子；橡胶弹性体；热塑性树脂；互穿网络；热致液晶聚合物
1.引言
热固性树脂是指在加热、加压下或在固化剂、紫外光作用下，进行化学反应，交联固化成为不溶不熔物质的一大类合成树脂。这种树脂在固化前一般为分子量不高的固体或粘稠液体；在成型过程中能软化或流动，具有可塑性，可制成一定形状，同时又发生化学反应而交联固化；有时放出一些副产物，如水等。此反应是不可逆的，一经固化，再加压加热也不可能再度软化或流动；温度过高，则分解或碳化。
该树脂一般都具有良好的力学性能、电性能及粘结性能，它们以胶粘剂、涂料、灌封材料和复合材料等形式广泛应用于机械、电子电气、航空航天等技术领域中。其中具有代表性的有环氧树脂、酚醛树脂、不饱和树脂和双马来酰亚胺树脂等。
但是热固性树脂交联网状结构的最大弱点是固化后质脆、耐冲击和应力裂纹的能力较差，塑性变形受到约束，从而限制了它们在某些领域中的应用[1-2]。因此热固性树脂的增韧改性研究一直是十分引人关注的课题。热固性树脂通常是均相脆性的材料，而增韧后的热固性树脂通常是多相的体系，当刚性无机粉体填料、弹性体、热塑性树脂等适当地分散在热固性树脂基体中时，断裂能或韧性会大大提高。
2.刚性无机粒子填充改性
刚性粒子增强高聚物须具备以下几个条件：⑴分散粒子的尺寸及尺寸分布恰当；⑵粒子与树脂基体界面结合良好，以利于应力传递；⑶基体具有一定的韧性。满足这些条件以后，由于刚性粒子的存在，当材料受到外力时，会产生应力集中效应，粒子引发大量银纹，迫使粒子周围的基体产生塑性形变，吸收大量冲击能。同时，刚性粒子的存在也能阻碍银纹的发展，钝化、终止银纹，同样起到增韧效果，良好的界面粘合是材料具有较好的力学性能的保证。无机纳米粒子对聚合物的增韧可以看成是刚性粒子增韧方法的延伸和发展[3-5]，与刚性粒子增韧相比，无机纳米粒子与聚合物的相容性较好。
Chen 等[6]将粒径为12 nm的球形SiO2粒子加入到环氧树脂中，当填充量＞10%时拉伸模量增加25%，断裂韧性增加30%，固化温度和玻璃化转变温度随SiO2粒子填充量的增加成比例降低。李朝阳[7]首先将活性硅醇基接到纳米SiO2表面,然后化学改性环氧树脂，当纳米SiO2含量为15%时，断裂伸长率、拉伸强度和弹性模量达到最大值。
Balakrishnan等[8]用Na+-MMT和丙烯酸橡胶改性环氧树脂，发现蒙脱土的分
散性对环氧树脂的韧性有很大影响。无机蒙脱土的加入使体系的拉伸模量和拉伸强度增加，柔性降低；而橡胶可以改善环氧树脂的韧性，二者具有协同作用。
Cheng-Ho Chen等[9]用Al2O3纳米粒子增韧环氧树脂，当Al2O3的添加量为1~5份(质量)时，改性环氧树脂的硬度和韧性同时得到提高，且当Al2O3的添加量为5份(质量)时，改性树脂体系的储能模量、拉伸模量和断裂伸长率达到最大值。
3.橡胶弹性体共混改性
弹性体是热固性树脂增韧的一个有效途径，轻度交联热固性树脂使用弹性体可以较有效地提高韧性，使用最多的是聚丁二烯/丙烯腈弹性体，并且为了改善界面粘结，通常采用活性官能团封端，如羧基、氨基、羟基、酚基、环氧基封端的聚丁二烯/丙烯腈树脂，这些带有活性端基的弹性体与热固性树脂有很好的相容性，并能与基体的活性基团(如环氧基、羟基等) 反应形成嵌段共聚物。在树脂固化反应过程中，通过反应诱导相分离，这些弹性体嵌段一般从基体中析出，形成两相结构，其中橡胶以球状颗粒分散于固化的热固性树脂连续相中，当受外力作用时，两相界面因橡胶颗粒的存在而发生塑性变形，即界面处产生微小的裂纹而消耗外加力，阻止裂纹的延伸，从而达到增韧的目的。
一般认为，在橡胶弹性体增韧的热固性树脂体系中，橡胶相的主要作用在于诱发基体的耗能过程，而其本身在断裂过程中被拉伸撕裂所耗的能量一般占次要的地位，材料的断裂过程发生在基体树脂中，因此增韧最根本的潜力在于提高基体的屈服形变的能力，所以，正确地控制橡胶与热固性树脂体系的相分离过程是增韧改性能否成功的关键。此外，体系的粘度、分散相的模量、改性剂与环氧树脂的界面性能等均影响体系的韧性。
Ramos 等[10-11]用端羧基丁腈橡胶( CTBN) 和尺寸为123μm粉煤灰微球增韧双酚 A 二缩水甘油醚( DGEBA) 环氧树脂/哌啶体系，研究发现，只有同时加入CTBN 和球形微粒，才能提高环氧树脂的冲击强度。后来又研究了用端羧基丁腈橡胶( CTBN) 和端羟基丁腈橡胶( HTBN)改性环氧树脂，发现加入弹性体CTBN和HTBN都可以提高其冲击强度由于HTBN 对环氧树脂的固化有促进作用，所以它的用量应有所限制。Tripathi等[12]用质量分数为27%丙烯腈的液态CTBN对双酚A环氧树脂进行改性，固化剂为芳香胺，分析固化后的样品发现，随CTBN 含量的增加，其拉伸强度和玻璃化转变温度稍有降低，而断裂伸长率和冲击强度增大。
4.热塑性树脂共混改性
用高模量、高玻璃化转变温度的高性能热塑性树脂来增韧热固性树脂，和传统的橡胶增韧热固性树脂相比，具有两个优点: 一是它对那些因高度交联而无法通过屈服吸收能量的树脂增韧仍然有效；另一个是它避免了橡胶增韧热固性树脂所产生的模量下降和玻璃化转变温度下降等问题。
这类热塑性树脂主要有聚砜( PSF)、聚醚酰亚胺( PEI)、聚苯醚( PPO) 、聚醚砜( PES) 、聚醚酮( PEK) 等。热塑性树脂的玻璃化转变温度高，改性后的材料耐热性好，尤其在热固性树脂固化过程中，通过控制反应诱导相分离，形成双连续相时，达到最佳增韧效果，其不足之处为热塑性树脂不易溶于普通溶剂( 乙醇、丙酮等) ，且加工和固化条件要求较高热塑性树脂增韧热固性树脂的机理目前被认可的主要有：⑴裂纹锚钉，⑵粒子架桥，⑶裂纹路径偏转，⑷粒子屈服，⑸粒子－屈服－诱导剪切带，⑹微裂纹。
热塑性树脂增韧热固性树脂的影响因素主要有：热塑性树脂的分子质量、用量、活性端基体系的界面粘结力和相结构等。合理地调控动力学和热力学因素可以分别得到分散相、双连续相以及相反转相的相结构体系，当改性体系形成连续相以后，体系的韧性得到大幅度提高，因此通过控制相分离结构的形成，可以得到连续相结构和理想的材料性能。
Wei等[13]报道了用聚苯醚( PPO) 作为增韧剂，改性双马来酰亚胺树脂( BMI) 体系加入PPO 后，改性体系的断裂韧性得到大幅度的提高，同时并没有导致体系的力学性能和热性能显著降低。李善君等在聚醚酰亚胺( PEI) 改性双马来酰亚胺树脂( BMI) 体系的工作中发现，加入不同含量的PEI对双马体系的增韧效果不同，当加入15%的PEI时，改性体系的K IC比未改性体系提高50%。
5.互穿网络聚合物增韧
互穿网络聚合物( IPN) 是由两种或两种以上交联网状聚合物相互贯穿、缠结形成的聚合物混合物，其特点是一种材料无规则地贯穿到另一种材料中，起着强迫包容和协同效应的作用。理想的IPN应是完全相容的, 动态力学性能表现出均聚物的性质。当固化反应发生时, 原来相混溶的增韧剂由于不参与反应而被离析分相出来。分散的增韧剂颗粒是环氧树脂增韧的关键, 增韧剂颗粒直径一般在几微米以下。当材料遭到破坏时, 裂纹的扩展遇到分散相颗粒便分支、转向，从而消耗能量并阻止裂纹变成裂缝。另外，分散相在材料受力时还能起到调动环氧树脂网络分子发生取向、拉伸、变形、空洞化和诱发产生银纹等许多消耗过程，从而提高材料抵抗裂纹的扩展力，显著增强韧性[14-15]。影响IPN性能的主要因素有网络的互穿顺序、互穿程度、组分比及交联程度。全互穿IPN 明显高于半互穿IPN的性能。同步互穿能最大限度地抑制相分离，因而其增韧效果好于分步互穿。IPN 技术增韧热固性树脂在提高材料抗冲击强度和韧性的同时，其抗拉强度和耐热性能等不降低或略有提高，这是一般增韧技术无法做到的。
Qingming Ji等[16]通过次序聚合技术和原位插入方法将有机蒙脱石( OMMT) 加入到聚氨酯( PU ) /环氧树脂( EP)体系中形成聚氨酯/ 环氧树脂互穿网络纳米复合材料( OM-PU /EP)，研究发现PU和EP的相互贯穿过程会促进OMMT 的脱落，脱落的OMMT 会改善UP/EP互穿聚合物网络的相容性和相结构，因此OM-PU/ EP纳米复合材料的拉伸强度要优于纯PU以及PU/ EP互穿聚合物网络。
6. 热致液晶聚合物增韧热固性树脂
热致液晶聚合物(TLCP)中含有大量的刚性介晶单元和一定量的柔性间隔段，其结构特点决定了它具有高强度、高模量和自增强等优异性能。利用热致液晶聚合物增韧热固性树脂，既能显著提高热固性树脂的韧性，又能确保其具有良好的力学性能和耐热性。一方面，TLCP 呈现“海岛式”结构，改善了树脂连续相的性质，有利于在应力作用下产生剪切滑移带和微裂纹，松弛裂纹端应力集中，阻碍裂纹发展，改进体系的韧性；另一方面，TLCP 又具有自增强、易取向这一重要特征，在外场作用下，易于原位就地形成颗粒或微纤，以分散相的形式存在于树脂基体中, 体系在应力作用下，作为分散相的颗粒或微纤可引发微裂纹和剪切带，使体系吸收大量的断裂能，进一步提高体系的韧性和强度。由于TLCP本身含有大量的刚性介晶单元，并具有出色的耐高温性，因此用TLCP来改善热固性树脂的韧性，还可提高树脂的模量和耐热性[17]。
吕程等[18]用自制的含环氧键的液晶高分子改性环氧树脂/芳香胺固化体系，
发现含有环氧键的液晶高分子能显著提高环氧树脂的韧性，并且对环氧树脂的耐热性也有较大程度的改善，改性环氧树脂冲击断面的SEM 结果表明，液晶高分子的微纤在复合材料中确实起到了承受和分担应力、阻止裂纹扩展的作用。
7.结束语
随着电气、电子材料和复合材料的飞速发展，热固性树脂(如环氧树脂)正由通用型产品向着高功能性、高附加值产品系列的方向转化，这种发展趋势使得对其增韧改性要求更高，目前热固性树脂增韧改性的研究应从以下三个方面开展：⑴寻找和合成新的具有优异力学性能能与树脂基体很好相容且能在基体中很好分散的增韧改性材料；
⑵开发新的制备方法，使改性体系成型或加工方便，使改性易于进行；
⑶拓宽热固性树脂研究或应用领域，使改性材料得到广泛应用。
同时增韧机理的研究对于寻找新的增韧方法提供了理论依据，因此可以预测新的增韧方法及增韧剂将会不断出现。
参考文献
[1] Argon S,Cohen E.Toughenability of polymers[J].Polymer, 2003,44( 19):6013-6032.
[2] hang B L,Tang G L,Shi K Y,et a1.A study on properties of epoxy resin toughened by functionalized polymer containing rigid,rod-like moiety[J].European Polymer Journal,2000,36(1):205-213.
[3] Zhang X H,Xu W J,Xia X N,etal.Toughening of cycloaliphatic epoxy resin by nanosize silicon dioxide[J].Materials Letters,2006,60(28):3319-3323.
[4] Johnsen B B,Kinloch A J,Mohammed R D,eta1.Toughening mechanisms of nanoparticle-modified epoxy polymers[J].Polymer,2007,48(2):530-541.
[5] Wetze1 B,Rosso P,Haupert F,et al.Epoxy nanocomposites-fracture and toughening mechanisms[J].Engineering Fracture Mechanics,2006,73(16):2375-2398.
[6] Chen C G,Justice R S,Schaefer D W,et al.Highly dispersed nanosilica epoxy resins with enhanced mechanical properties[J].Polymer,2008,49(17):3805-3815.
[7] 李朝阳,邱大健,谢国先,等.纳米SiO2增韧改性环氧树脂的研究[J].材料保护, 2008, ( 4) : 21223.
[8] Balakrishnan S,Start P R,Raghavan D,et al.The influence of clay and elastomer concentration on the morphology and fracture energy of preformed acrylic rubber dispersed clay filled epoxy nanocomposites[J]. Polymer,2005,46(25):11255 -11262. [9] Ryo ko I, Piy awan S, Vipavee P H . Co nt rol o f nano biointerfaces g ener ated f rom well defined biom imetic polymer brushes for protein and cell manipulations[J]. Biomacromole cules,2004,5:2308.
[10] Ramos V D,Costaa H M,Soaresb V LP,et al. Hybrid composites of epoxy resin modified with carboxyl terminated,butadiene acriloni-trile copolymer and fly ash microspheres[J].Polymer Testing,2005,24(2):219-226.
[11] Ramos V D,Costa H M,Soares V L P,et al.Modification of epoxy resin:a comparison of different types of elastomer[J].Polymer Testing,2005,24(3):387-397．[12] Valeria D R,Helson M D A C,Vera L P S,et al.Tripathi G,Srivas-tava D.Effect of carboxyl-terminated poly(butadiene-co-acrylo-nitrile)concentration on thermal and
mechanical properties of binary blends of diglycidyl ether of bisphenol-A(DGEBA) epoxyresins[J].Materials Science and Engineering A,2007,443:262-269.
[13] Wei G X,Sue H J.Fracture mechanisms in preformed polyphenylene oxide particle-modified bismaleimide resins[J]. Journal of Applied Polymer Science,1999, 74(10):2539-2545.
[14] 杨保利,陈光冲.新型环氧树脂增韧剂[J].塑料工业, 1994( 3) : 49.
[15] 梁威,杨青芳,马爱洁.环氧树脂增韧改性新技术[J].工程塑料应用,2004,32(8): 68.
[16] Jia Qingming,Zheng Maosheng,Chen Hong xiang,et al.Morphologies and propert ies of polyurethane/epoxy resin in terpenetr ating network nanocompo sites modified with organoclay [J] . Mater Lett,2006, 60(910):1306.
[17] 杨永锋,唐耿平,程海峰,庞永强.环氧树脂增韧改性研究进展[N].材料导报: 2010 年8月(上)第24卷第8期.
[18] 吕程,牟其伍.含环氧键的液晶高分子改性环氧树脂的研究[J].塑料工业,2008, 36( 6):12.
环氧树脂增韧改性新技术
Vol 134No 18 ?14?化工新型材料 N EW CH EMICAL MA TERIAL S 第34卷第8期2006年8月 作者简介:宣兆龙,男,博士,从事兵器防护材料与技术的教学与科研工作,已发表论文40余篇。 环氧树脂增韧改性新技术 宣兆龙 易建政 (军械工程学院三系,石家庄050003) 摘 要 综述了环氧树脂的增韧改性研究,着重讨论了热塑性树脂、热致液晶聚合物和互穿网络结构等环氧树脂增韧改性新技术。 关键词 环氧树脂,增韧,改性 N e w technology of modif ication toughening epoxy resin Xuan Zhaolong Yi Jianzheng (Depart ment 3of Ordnance Engineering College ,Shijiazhuang 050003) Abstract Study of modification methods and mechanism for epoxy toughened is reviewed with 46references. More effective technologies ,such as toughening modification with thermoplastics ,thermotropic liquid crystalline poly 2mer (TL CP )and interpenetrating polymer network (IPN )are also discussed in briefly. K ey w ords epoxy resin ,toughening ,modification 环氧树脂(EP )具有高强度和优良的粘接性能。但因其固化物质脆,易产生裂纹等缺陷,在材料的耐 疲劳性能和抗横向开裂性能方面难以满足工程技术的要求,使其应用受到了一定的限制。为此国内外学者对EP 进行了大量的改性研究工作,以改善其韧性。 目前EP 的增韧途径主要有3种:①在环氧基体中加入橡胶弹性体、热塑性树脂或液晶聚合物等分散相来增韧。②用热固性树脂连续贯穿于EP 网络中形成互穿、半互穿网络结构来增韧。③用含有“柔性链段”的固化剂固化环氧,在交联网络中引入柔性链段,提高网链分子的柔顺性,达到增韧的目的。本文主要综述了热塑性树脂、液晶聚合物、互穿聚合物网络改性EP 的研究进展。 1 热塑性树脂增韧EP 在EP 基体中加入一定量的高性能热塑性树脂,不仅能改进EP 的韧性,而且不降低其刚度和耐热性。热塑性树脂增韧EP 一般采用剪切屈服理论或颗粒撕裂吸收能量及分散相颗粒引发裂纹钉铆机 理来解释[1,2]。用于增韧EP 的热塑性树脂主要有聚酰亚胺(PI )、聚醚酰亚胺(PEI )、聚醚砜(PES )、聚砜(PSF )等。 1.1 聚酰亚胺(PI)增韧EP EP 与PI 共混是通过PI 与环氧预聚体混合然 后反应而得到的。这类树脂最初制备时是均相的,在一定转化率时树脂发生液2液相分离,从而在最终固化的材料内部产生一系列形态结构,这些主要依赖于热塑性塑料的原始质量和临界组成的对比关系[3,4]。 Biolley 等[5]用具有相当高T g 的二苯酮四酸二 酐(B TDA )和4,4’2(9氢292亚芴基)二苯胺(FBPA )合成的可溶性PI 改性四缩水甘油基二苯甲烷2二氨基二苯砜EP 体系(T GDDM /DDS/PEI )。固化后的树脂用扫描电镜观察没有发现相分离,并且动态力学分析表明共混组分间能完全相容。Li 等[6]通过用4种不同的二氢化物和2种不同二元胺[1,32二(32氨基苯氧基)苯,即A PB ;2,2’2(42(42氨基苯氧基)苯基)丙烷,即BA PP ]合成一系列有机溶性的芳香族聚亚胺酯来增韧EP (Epon828),DSC 发现
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环氧树脂的增韧改性方法 摘要：环氧树脂(EP)是聚合物基复合材料应用最广泛的基体树脂。EP是一种热固性树脂,具有优异的粘接性、耐磨性、力学性能、电绝缘性能、化学稳定性、耐高低温性,以及收缩率低、易加工成型、较好的应力传递和成本低廉等优点,在胶粘剂、电子仪表、轻工、建筑、机械、航天航空、涂料、粘接以及电子电气绝缘材料、先进复合材料基体等领域得到广泛应用[1-3]。因此,对EP增韧增强一直是人们改性EP的重要研究课题之一。一般的EP填充剂和增韧剂都存在增强相与树脂基体间的界面粘接性较差的问题,韧性的改善是以牺牲材料强度、模量及耐热性为代价的,使其物理、力学和热性能的提高受到限制。笔者对国内EP增韧增强改性方法的最新进展做了简单的综述。 关键词：环氧树脂增韧改性 1环氧树脂的增韧改性 1.1橡胶弹性体改性 利用橡胶弹性体增韧EP的实践始于上世纪60年代,主要通过调节两者的溶解度参数,控制胶化过程中相分离所形成的海岛结构,以分散相存在的橡胶粒子就可以起到中止裂纹、分枝裂纹、诱导剪切变形的作用,从而提高EP的韧性.用于EP增韧的橡胶和弹性体必须具备2个基本条件：首先，所用的橡胶在固化前必须能与EP相容，这就要求橡胶的相对分子质量不能太大；而EP固化时，橡胶又要能顺利地析出来，形成两相结构，因此橡胶分子中两反应点之间的相对分子质量又不能太小[4]。其次，橡胶应能与EP 发生化学反应，才可产生牢固的化学交联点。因此EP增韧用的橡胶一般都是RLP (反应性液态聚合物)型的，相对分子质量在1000～10000，且在端基或侧基上带有可与环氧基反应的官能团[5]。 近年来,随着高分子相容性理论的发展和增容技术的进步,环氧树脂与热塑性树脂的合金化增韧改性获得了长足的发展,有效地克服了橡胶弹性体改性环氧树脂体系的不足。用于环氧树脂增韧改性的热塑性树脂主要有聚砜(PSF)、聚醚砜(PES)、聚醚酮(PEK)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚苯醚(PPO)、聚碳酸酯(PC)等。这些聚合物一般是耐热性及力学性能都比较好的工程塑料,它们或者以热熔化的方式,或者以溶液的方式掺混入环氧树脂[6]。 韩静等[7]制备了以丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸缩水甘油酯为主链的带环氧基团的液体橡胶,用来增韧EP/间苯二甲胺体系。结果表明,随着丙烯酸酯液体橡胶用量的增加,改性EP体系的弯曲强度和冲击强度呈先升高后降低趋势,并在10%和15%出现峰值,与纯EP体系相比,强度可分别提高10.5%和151.8%。 范宏等对比了就地聚合PBA2P(BA2IG)0.2~1μm的橡胶粒子分散体以及用种子乳液
聚氨酯改性环氧树脂胶黏剂的研究
聚氨酯改性环氧树脂胶黏剂的研究 一. 选题的目的及意义： 聚氨酯（PU）是一类常用的高分子材料，以甲苯-2,4-二异氰酸酯（TDI）和二醇类为原料合成，结构中既有柔性的C-C链和C-O-C链，又有活性的酰胺基团，与环氧树脂相容性好。改性后的环氧树脂（EP）强度和韧度都得到提高，特别适用于环氧浇注、环氧涂料等方面，具有良好的应用前景。 二. 选题的国内外研究概况和趋势（设计只介绍相应产品的用途、作品的应 用等） 胶黏剂的一类古老而又年轻的材料，早在数千年前，人类的祖先就已经开始使用胶黏剂。到上个世纪初，合成酚醛树脂的发明，开创了胶黏剂的现代发展史。胶黏剂是具有良好粘结性能的物质，特别是合成胶黏剂强度高，对材质不同的重金属与非金属之间均可实现有效粘结，并且已经在越来越多的领域代替了机械粘结，从而为各行业简化工艺、节约能源、降低成本，提高经济效益提供了有效途径。全球胶黏剂、密封剂和表面处理剂市场总规模约500亿欧元（680亿美元），其中工业胶黏剂市场占44%的份额。 上世纪90年代，我国胶黏剂进入了一个高速发展的新阶段。本世纪前8年，随着我国改革开放的不断深入，胶黏剂工业整个发展势态越来越好。据中国胶黏剂工业协会统计，2004年、2005年和2006年我国胶黏剂产量分别为22.7万吨、251.7万吨和280.2万吨，年均增长率分别外14.32%、10.44%和11.32%，2007年和2008年产量为313.5万吨和344.8万吨，产量不断增加应用领域不断扩展。去年下半年，由于遭受美国、系，西欧和世界金融危机的影响，今年一季度开始，我国合成材料工业及其胶黏剂工业也受到一定影响。据预测今年胶黏剂产量可望达到372.38万吨，增长速度比去年有所下降。 如上所述，由于受国际金融危机的影响，今年我国采取了一系列产业结构调整政策和财政支持政策，进一步扩大内需，保增长，渡难关，上水平，如果没有受到其他影响，2012年后我国又将以崭新姿态出现在世人面前，2015年，即“十二五”计划末，我国胶黏剂产量将突破600万吨大关。据不完全统计，目前我国胶黏剂和密封剂生产厂家又3500多家，但上规模企业不足100家，品种牌号约3000多个。 从应用情况看，胶合板和木工用胶量最大，约点总胶量的46.97%，建筑材料用胶黏剂占26.12%，包装及商标用胶黏剂约占12.14%，制鞋及皮革用胶黏剂占6.07%，其他胶黏剂使用量占8.7%。 随着工业的发展，胶黏剂的应用市场越来越广泛，品种也日益增多，水溶性胶黏剂主要用于建筑、包装、运输、刚性粘合、非刚性粘合、胶带等方面。其中在包装方面的应用最为广泛，同时也用于标签、书包、杯子、信封等制造。目前世界合成胶黏剂发展的趋势表现为以下三方面：第一，环保型合成胶黏剂发展迅速。随着环保法规的日益严格，各发达国家大力研制水基和热熔型等无溶剂胶黏剂。1998年发达国家的合成胶黏剂的市场上水基胶黏剂占50%，热熔胶约占20%，溶剂类胶黏剂仅占20%。未来合成胶黏剂将由低污染的水基胶和热熔胶唱“主角”，环保型合成胶黏剂将是市场的抢手货。第二，高性能胶黏剂异军突起。高性能合成胶黏剂包括环氧、有机硅、聚氨酯及新型改性丙烯酸粘合剂等。第三，施工工艺和施胶设备不断更新。
ZSM_5沸石分子筛的合成和表面改性研究进展
ZSM -5沸石分子筛的合成和表面改性研究进展 杨少华 崔英德 陈循军 涂 星 (广东工业大学轻工化工学院,广州510090) 摘 要 综述了近年来ZS M -5沸石分子筛的合成及表面改性研究进展。合成方面重点介绍了有机胺合成、无机胺合成及负载合成方法;表面改性方面重点介绍了水蒸气改性、离子交换改性及化学气相沉积改性方法。 关键词 ZS M -5沸石 分子筛表面改性 合成 收稿日期:2003202221。 作者简介:杨少华,广东工业大学在读研究生,主要从事高分子材料的合成研究。 沸石是一种结晶态的铝硅酸盐,由SiO 4和AlO 4四面体单元交错排列成空间网络结构。在 晶体结构中存在着大量的空穴,空穴内分布着可移动的水分子和阳离子。这种结构特点使沸石具 有选择吸附、催化和离子交换三大特性〔1〕 。ZS M -5沸石分子筛是M obil 公司于20世纪70年 代开发的高硅三维直通道结构沸石,属于中孔沸石,由于它没有笼,所以在催化过程中ZS M -5沸石催化剂不易积碳,并且有极好的热稳定性、耐酸 性、疏水性和水蒸气稳定性〔2〕。 1 ZSM -5沸石分子筛的合成1.1 有机胺合成 有机胺合成是合成沸石分子筛最常用的方 法。常用的有机胺模板剂可分为5类〔3〕 :(1)直链或环状烷基胺,如苄基丁胺、四乙基铵盐、三丁胺、三乙胺、二异丙胺、异丁胺、二异丁胺、叔辛胺、新戊基胺、环己胺、环庚胺、1,2-二氨基环己烷、2-或4-甲基环己胺、四甲基乙基二胺、R 4N +-螺旋化合物等;(2)含氧有机化合物,如羟基二胺、氯化钠-三乙醇胺、含1个或2个氧原子的饱和环胺、与Ⅳ族金属络合的醚(尤为环醚类)、乙醇胺、饱和低碳醇;(3)含氮杂环化合物,如吡啶、2-氨基吡啶、甲基紫等;(4)烷基磺酸盐;(5)含氮正离子的紫罗烯或其离子交联聚合物等。 模板剂对ZS M -5分子筛的粒径有显著影响。孙慧勇等人分别以正丁胺、乙二胺和己二胺作模板剂,用水热合成法制备了粒径在200～1000nm 的小晶粒ZS M -5分子筛,研究了碱度、 温度、模板剂和初始浓度等对分子筛粒径和分布 的影响〔4〕 。结果表明,较高的碱度和反应物浓度 有利于晶粒杂原子分子筛的合成。水热合成中程序升温合成的分子筛颗粒小,粒度均匀,抑制了二 次成核过程。用不同模板剂合成的ZS M -5分子筛晶粒大小的顺序为:正丁胺>己二胺>乙二胺。 国外也有关于纳米级ZS M -5分子筛的报道〔5,6〕 。 有文献报道了一种高硅ZS M -5分子筛的合成方法〔7〕 ,以固体硅胶为硅源,硫酸铝或偏铝酸钠为铝源,烷基胺类有机物(Q )为有机模板剂,制备出n (SiO 2)∶n (Al 2O 3)=100～1000,n (H 2O )∶n (SiO 2)=1.0～9.5,n (Na 2O )∶n (SiO 2)=0.02～0.3,n (Q )∶n (SiO 2)=0.02～0.50的反应混合 物。然后将该反应混合物按常规方法水热晶化,或者先将反应混合物于20～105℃陈化4～48h 后再在较高温度下晶化。该方法因投料含水量较低,可以提高单釜合成效率并降低有机模板剂的用量。1.2 无机胺合成 由于有机胺合成ZS M -5分子筛的价格比较昂贵且存在较大的毒性,所以很多学者对无机胺合成ZS M -5分子筛进行了广泛的研究。已有关于用乙醇或甲醇代替有机胺合成ZS M -5分子筛 的报道〔8〕 。陈丙义等人以氨水、硫酸铝、水玻璃为主要原料合成了ZS M -5分子筛,研究了合成温 度和时间对分子筛的影响〔9〕 。结果表明,在147～177℃范围内,以氨水为模板剂可以合成出ZS M -5沸石分子筛。温度越低,合成所需时间越 长。通过XRD 分析,以氨水为模板剂合成的
环氧树脂的增韧改性研究
环氧树脂的增韧改性研究 环氧树脂是由具有环氧基的化合物与多元羟基化合物(双酚A、多元醇、多元酸、多元胺) 进行缩聚反应而制得的产品。环氧树脂具有高强度和优良的粘接性能,可用作涂料、电绝缘材料、增强材料和胶粘剂等。但因其固化物质脆,耐开裂性能、抗冲击性能较低,而且耐热性差,使其应用受到了一定的限制。为此国内外学者对环氧树脂进行了大量的改性研究工作,以改善环氧树脂的韧性。 目前环氧树脂的增韧研究已取得了显著的成果,其增韧途径主要有三种: ①在环氧基体中加入橡胶弹性体、热塑性树脂或液晶聚合物等分散相来增韧。②用热固性树脂连续贯穿于环氧树脂网络中形成互穿、半互穿网络结构来增韧。③用含有“柔性链段”的固化剂固化环氧,在交联网络中引入柔性链段,提高网链分子的柔顺性,达到增韧的目的。 1 橡胶弹性体增韧环氧树脂 橡胶弹性体通过其活性端基(如羧基、羟基、氨基) 与环氧树脂中的活性基团(如环氧基、羟基等)反应形成嵌段;正确控制反应性橡胶在环氧树脂体系中的相分离过程是增韧成功的关键。自Mc Garry发现端羧基丁腈橡胶(CTBN) 能使环氧树脂显著提高断裂韧性后的几十年间,人们在这一领域进行了大量基聚醚、聚氨酯液体橡胶、聚的研究。据文献报道,已经研究过的或应用的对环氧树脂增韧改性的橡胶有端羧硫橡胶、含氟弹性体、氯丁橡胶、丁腈橡胶、丙烯酸丁酯橡胶等。通过调节橡胶和环氧树脂的溶解度参数,控制凝胶化过程中相分离形成的海岛结构,以分散相存在的橡胶粒子中止裂纹、分枝裂纹、诱导剪切变形,从而提高环氧树脂的断裂韧性。 目前用液体橡胶增韧环氧树脂的研究有两种趋势。一种是继续采用CTBN 增韧环氧树脂体系,重点放在增韧机理的深入探讨;另一种是采用其它的合适的液体橡胶,如硅橡胶、聚丁二烯橡胶等。D1 Verchere[1 ] 等研究端环氧基丁腈橡胶(ETBN) 对双酚A 型环氧树脂的增韧效果, 当ETBN 含量为20wt %时, 树脂的断裂韧性GIC 由01163kJ / m2 提高到01588kJ / m2 ,比增韧前提高了3倍多。韩孝族[2 ]等用端羟基丁腈橡胶(HTBN) 增韧环氧/ 六氢邻苯二甲酸酐体系, 当HTBN 含量达20phr 时,增韧树脂的冲击强度达900kJ / cm2 ,较改性前(340kJ / cm2) 提高了2 倍多。孙军[3 ]等利用高 分子设计方法及控制反应工艺,制备出具有氨基封端的硅橡胶改性体,分析其红外光谱,证实其产物具有预想结构,即改性后的硅橡胶为氨基封端。用改性硅橡胶对环氧树脂进行增韧改性,通过对增韧体的冲击强度测试结果表明,在改性硅橡胶加入量为0～15 份的范围内,增 韧体的冲击强度有了大幅度提高,加入量超过15 份以后,增韧体的冲击强度增势缓慢,实验证明改性硅橡胶对环氧树脂具有良好的增韧效果。此外,还有活性端基液体橡胶增韧环氧树脂、聚硫橡胶改性环氧树脂等方面的研究也有很大进展。如王德武[4 ]等人研制的聚硫橡胶改性环氧防水防腐防霉涂料,是由聚硫橡胶改性环氧溶液为成膜物质,加入金属氧化物填料,添加有机胺固化剂所组成的双组分涂料。该涂料对金属、非金属的附着力强(对钢铁附着力为3～4MPa ,对混凝土附着力为4～5MPa) 、涂膜坚硬、光滑、丰满,不吸附污浊和藻类,具有韧性好、高弹性、耐候、耐霉菌、耐磨、耐酸碱和耐多种溶剂等特点。 近年来,核2壳乳液胶粒增容技术的应用使橡胶弹性体改性环氧树脂又有了新进展。核壳粒子大小及其环氧树脂的界面性能可以用乳液聚合技术来设计和改变。Lin K F[5 ]等研究了以丙烯酸丁酯为核、甲基丙烯酸甲酯和缩水甘油醚基丙烯酸甲酯共聚物为壳的核壳粒子增韧双酚A 型环氧树脂体系,并探讨了增韧机理。 Ashida Tadashi[6 ]等研究了在环氧树脂中分别加入聚丙烯酸丁酯橡胶粒子和PBA/ PMMA (聚丙烯酸丁酯/ 聚甲基丙烯酸甲酯) 核壳胶粒,以双氰胺为固化剂所得固化物的结构形态和性能。结果表明,用丙烯酸橡胶粒子可提高环氧树脂的断裂韧性,但远远低于核壳粒子(PBA/ PMMA) 的增韧效果;在环氧树脂固化过程中,由于PMMA 与环氧树脂的相容性好,环氧
分子筛改性
分子筛改性- 沸石分子筛的改性方法 2沸石分子筛的结构及性能 2.1沸石分子筛的结构特点 沸石结构可以分为三个部分[3]：铝硅酸盐格架；格架中相互连结的孔隙(孔道和空穴)：在孔道或空穴中的阳离子和水分子。在一般情况下，沸石的中心大空穴和孔道都充满水分子，这些水分子围绕着可交换阳离子形成水化球，通常在350℃或400℃下加热数小时或更长时间，沸石将失去水。这时，有效直径小到足以通过孔道的分子将易于被沸石吸附在脱水孔道和中心空穴中；而直径过大无法进入孔道的分子将被排斥，这就是大家所熟知的“分子筛”性质。 沸石的骨架中的每一个氧原子都为相邻的两个四面体所共用。构成沸石骨架的最基本的结构是硅氧(SiO4)四面体和铝氧(AlO4)四面体。几个硅(铝)氧四面体通过氧桥相互联结在一起，可以形成四元环、五元环、六元环、八元环、十二元环、十八元环等。而各种不同的多元环通过氧桥相互联结，又可形成具有三维空间的笼。由于铝原子是三价的，所以铝氧四面体中有一个氧原子的价电子没有得到中和，这样就使整个铝氧四面体带有一个负电荷，为了保持电中性，这个负电荷由处在骨架外的单价或多价阳离子来补偿。
沸石中的阳离子可被其它阳离子交换，并保持骨架结构不发生变化。由于阳离子的大小不同，以及在晶穴中位置的改变，可以影响沸石的孔径发生变化。另外，由于沸石中不同阳离子所产生的局部静电场不同，水合阳离子的离解度也不同，因而对吸附质分子的极化能的影响也不同，从而影响了沸石筛分分子的作用和吸附、催化性能，所以沸石的离子交换作用是沸石能够改性的原因之一。沸石中的阳离子位置可以发生改变，也可以被其它阳离子交换，并保持骨架结构不发生变化，这一点对沸石的应用是非常重要的。 沸石分子筛的结构特点归纳为以下几点： 1沸石分子筛具有高度有序的晶体结构和大量均匀的微孔，其孔径与一般物质的分子大小属同一数量级，空旷的骨架结构，使得晶穴体积约为总体积的40％~50％。 2分子筛具有很大的表面积，其表面积主要存在于晶穴内部，外表面积仅占总表面积的1％左右。 3明确的孔结构，对客体分子表现择形性。择形性是由反应物、产物或过渡态分子的扩散差别引起的，这方面已有大量的研究。沸石分子筛的这一性质可以通过孔道尺寸的剪裁来改变[4]。 4沸石呈现离子型电导性，这是由于阳离子可以通过孔道移动。阳离子携带电流的能力取决于离子的淌度、电荷大小和其在结构中的位置。 5沸石的酸碱稳定性各不相同，
聚醚砜改性热固性树脂的反应诱导相分离
聚醚砜改性热固性树脂的反应诱导相分离 聚醚砜（PES ）是一种典型的工程塑料，工业上通常采用以下方法进行合成:脱氯化氢法、熔融脱盐法、溶液脱盐法等。脱氯化氢法主要在上世纪70年代初期被采用，而溶液脱盐法又包括单酚脱盐法和双酚脱盐法[1]。 S O O n 图1 聚醚砜分子结构式 聚醚砜具有很多优异的性能。其Tg 在200℃以上，耐高温性能好（可在180℃以上使用），此外强度也较高，在100℃到200℃之间的温度范围内，其模量基本不变，在100℃以上时，模量高于任何一种热塑性塑料，由于分子中醚键的存在，聚醚砜还具有良好的韧性。因此采用聚醚砜改性热固性树脂是较为理想的。 目前聚醚砜对热固性树脂的增韧改性主要是通过反应诱导相分离来控制相得形态，使其形成相反转或者双连续相结构，从而在不改变原来体系的热性能和力学性能的情况下达到增韧的目的。而要对相形态进行控制，主要从两个方面着手，一个是热力学方面，主要从聚醚砜的使用量来控制，另一个就是动力学方面，主要从固化工艺来控制相形态。 一．不同PES 含量的影响 余英丰[2]对聚醚砜改性环氧/酸酐/叔胺体系进行了研究。其配方如下 表1 改性体系的重量配比 PES-20％体系和PES-14％体系经过120℃固化过后，分别得到了不同的相形态。PES-20％体系形成了相反转结构，该结构中，环氧富集粒子均匀地分布在聚醚砜形成的连续相中，环氧富集粒子呈球形，直径在 1-2um 之间。而PES-14％体系却形成了双连续相结构，而且相尺寸都比较大。在环氧富集连续相当中几乎
看不到聚醚砜粒子，但是在聚醚砜膜状连续相中可以观察到直径大约为3-4um 的环氧富集球形粒子。其相图如下： （a） （b） 图2 120℃下固化5h的电镜扫描图。 （a）为PES-20％体系;（b）为PES-14％体系 而刘小云[3]研究了PES/双马改性体系。不同含量的PES改性体系在160℃下进行等温固化。反应初期改性和未改性体系的单体转化率几乎相同。随着反应进行，改性体系的反应速率明显比未改性体系低，而且随着PES含量的增加，反应速率降低。固化时间相同时，改性体系中的双马的固化转化率要比未改性体系的低，并且也伴随着PES含量的增加而降低。聚合物的稀释效应[4]十分明显。这些从下图可以看出。
环氧树脂E51改性增韧研究
龙源期刊网 https://www.docsj.com/doc/9810111586.html, 环氧树脂E51改性增韧研究 作者：袁涛 来源：《山东工业技术》2017年第05期 摘要：以双酚改性环氧树脂E51（EP），达到改性增韧的目的。进行了一系列实验，对 比了用单一环氧树脂、混合树脂与自制混合胺，在相同和不同环氧当量下所得固化物的粘结强度、韧性和硬度。实验表明，混合树脂固化产物硬度96.6HSD，拉伸强度16.053MP，断裂拉力5114.97N，变形量5.63mm，韧性增加16%。 关键词：环氧树脂；增韧；韧性；硬度；粘结强度 DOI：10.16640/https://www.docsj.com/doc/9810111586.html,ki.37-1222/t.2017.05.160 0 引言 E51型环氧树脂粘度低，环氧值高，固化效果，不足之处在于脆性大，韧性低；E20和 E12型环氧树脂粘结度高，韧性好的优点，不足之处在于硬度低。把三种环氧树脂按比例混合，新得到的混合树脂既有E51树脂活性高，固化效果好及高硬度的特点，又有E20和E12 中长分子链韧性好的优点，与自制混胺固化后，提高固化物性能，克服了使用单一环氧树脂固化后综合性能差的弊端。 1 实验部分 （1）主要试剂。环氧树脂E12、E20、E51，聚醚胺、聚醚二胺、固化剂促进剂，江苏三木化工；二甲苯，上海泰正化工有限公司；正丁醇，扬州市华香化工有限公司。 （2）主要仪器。环氧树脂高速分散机，上海机电设备有限公司；电子秤，上海信衡电子有限公司，深圳盛美仪器有限公司； UTM4000系列微机控制电子万能试验机；热重差热分析仪EXSTAR6300，精工盈司电子科技（上海）有限公司。 （3）实验测试。1）配制溶剂：在二甲苯中加入正丁醇，搅拌均匀。2）配制树脂：按比例在溶剂中加入环氧树脂E12、E20，高速搅拌二十分钟，待树脂溶解后加入环氧树脂E51，高速搅拌混合均匀，按三种环氧树脂的不同比例制作4种混合液，编号为树脂A、B、C、D。配制三种单一环氧树脂的溶液。3）样品测试：以环氧当量：胺当量=1：0.6、1：0.7、1： 0.8、1：0.9分别将树脂与固化剂混合，在室温下实干后，涂抹于马口铁片上进行弯折观察， 粘结20mm圆柱用拉力试验机进行测试，用邵氏硬度计进行硬度测量，用差热分析仪进行差热分析。 2 结果与讨论
缩水甘油封端聚氨酯的合成及其改性环氧树脂的粘合性能
第18卷第3期 青 岛 化 工 学 院 学 报 Journal of Q ingdao Institute of Chem ical T echno logy V o l.18 N o.3 1997缩水甘油封端聚氨酯的合成及其 改性环氧树脂的粘合性能 α姚 微 牟润强 邢 政 马宏利 于艳君 张志俊 (青岛化工学院橡胶新技术研究所,青岛266042) 摘 要:详细介绍了用缩水甘油将端异氰酸酯预聚物转变为环氧封端聚氨 酯的合成方法,考察了温度对反应速度的影响,并利用付利叶变换红外光谱仪 快速跟踪技术,证实了反应主要发生在预聚物的异氰酸酯基与缩水甘油的羟基 上;在80℃反应前期环氧峰略有降低,说明有少量环氧基发生反应。环氧封端聚 氨酯加热到100℃发现有凝胶出现,在贮存中粘度略有增加。另外还考察了缩 水甘油封端聚氨酯与E251环氧树脂及三乙烯四胺固化体系的粘合性能。当软段 含量<25%时,剪切强度和剥离强度均提高;当软段含量>30时,剥离强度提高 而剪切强度降低;当软段含量在25%～30%之间时,强度变化较复杂。 关键词:缩水甘油封端聚氨酯;改性环氧树脂;粘合性能 中图法分类号:TQ323.8 众所周知,环氧树脂对许多材料具有很好的粘合性,但它的玻璃化温度高,是一种硬而脆,冲击强度低的材料[1],为了克服这一缺点曾做了大量的研究工作,主要集中在将橡胶相引入到环氧树脂中,从而形成微相分离体系[2,3]。聚氨酯具有高抗冲强度和优异的低温性能,曾有人将聚氨酯引入环氧树脂中,以弥补环氧树脂材料韧性差的缺陷。 尽管聚氨酯具有优异的性能,但端异氰酸酯基(-N CO)活性过高,不便直接使用[4];另一种办法是将异氰酸酯用活泼氢化合物封端[5,6],它们在室温下是稳定的,其缺点是需要高温下解封,并难于除去封端试剂。 缩水甘油封端聚氨酯将克服上述缺点,储存稳定,因其端基为环氧基能与环氧树脂同步固化,形成链段分布为无规分布的环氧树脂改性结构,能有效地提高环氧树脂的冲击强度和低温下的粘合性能[7]。 本研究考察了对缩水甘油封端聚氨酯合成中的几个关键问题,以及缩水甘油封端聚氨酯-环氧树脂-三乙烯四胺固化体系粘合性能,扩大了聚氨酯加入量范围,综合考察了剪切强度和剥离强度的变化规律。 1 实验部分 1.1 原料 甲苯二异氰酸酯(TD I),2,4-和2,6-异构体比为80 20,意大利进口工业品。 聚醚为端羟基聚环氧丙烷,平均官能度为2,平均分子量为1000。 α收稿日期:1996205224
沸石改性综述
L沸石的改性 一．引言 酸型沸石是一种广泛应用于石油精炼厂和石化生产过程的催化剂。由于沸石分子筛的酸强度及酸分布都会影响到沸石的稳定性和催化性能，因此沸石科学的早期人们就已经开始研究利用离子交换技术来改变沸石酸性质。例如，20世纪40 年代Barrer描述了丝光沸石的离子交换行为[i][ii]。Sherry[iii]和Breck [iv]已经总结出一套一般的离子交换方法[v]，这种方法适用于分子筛离子交换已经得到证实[vi,vii]。接着，在20世纪六七十年代，焙烧作为一种主要的方法被用来研究Y（FAU）沸石[viii,ix]。沸石分子筛的催化性能受SiO2/Al2O3的影响，改变分子筛的SiO2/Al2O3也成了研究分子筛的重点，常常通过直接合成或者通过合成后处理的方法，得到高硅铝比的沸石分子筛，经脱铝处理的高稳定的USY分子筛为流化催化裂化奠定了基础，高硅铝比的丝光沸石也显示出了独特的催化性能。 分子筛的改性范围很广，从简单的离子交换直到结构完全崩塌的材料都属此范围。既包括对非骨架元素的改性也包括对骨架元素的改性。兰州炼油化工总厂石化研究院的高繁华等人总结了沸石改性的方法，主要包括三大类：一是结构改性，即改变沸石的SiO2/M2O3（M＝Al或Fe，B，Ca等）从而达到改变沸石酸性的目的，水热脱铝是这类改性沸石的典型方法；二是沸石晶体表面改性，如加入不能进入沸石孔道的大分子金属有机化合物达到改性目的；三是内孔结构改性，即改变沸石的酸性位置或限制沸石的内孔的直径，例如金属阳离子交换。 目前工业上广泛应用的分子筛大多是需要提高其耐酸性能，分子筛骨架的酸碱性与分子筛骨架的硅铝比密切相关，所以往往需要对分子筛进行后处理来改变骨架的硅铝比，从而改变它的酸碱性和活性中心的数目和强度来适应催化反应的需要。改变分子筛的硅铝比，通常是在合成后对分子筛进行脱铝补硅处理，沸石分子筛脱铝补硅的方法很多[x,xi]，主要有： （1）酸处理的方法可用无机酸或有机酸处理分子筛，使其骨架脱铝，可使用的酸有盐酸、硫酸、硝酸、甲酸[xii]、乙酸、柠檬酸[xiii]、乙二胺四乙酸（H4EDTA）等。根据分子筛耐酸性的差异，采用不同浓度的酸进行骨架脱铝。对于耐酸性好的高硅沸石多用盐酸漂法，以抽走骨架中的铝，结构仍保持完好。在骨架铝脱出的同时，孔道中非晶态物质也被溶解，这样减少了孔道阻力。对于耐酸性差的分
环氧树脂增韧途径与机理
环氧树脂增韧途径与机理 环氧树脂(EP)是一种热固性树脂，因其具有优异的粘结性、机械强度、电绝缘性等特性，而广泛应用于电子材料的浇注、封装以及涂料、胶粘剂、复合材料基体等方面。由于纯环氧树脂具有高的交联结构，因而存在质脆、耐疲劳性、耐热性、抗冲击韧性差等缺点，难以满足工程技术的要求，使其应用受到一定限制。因此对环氧树脂的共聚共混改性一直是国内外研究的热门课题。 一、序言 目前环氧树脂增韧途径，据中国环氧树脂行业协会专家介绍，主要有以下几种：用弹性体、热塑性树脂或刚性颗粒等第二相来增韧改性； 用热塑性树脂连续地爨穿于热固性树脂中形成互穿网络米增韧改性； 通过改变交联网络的化学结构以提高网链分子的活动能力来增韧； 控制分子交联状态的不均匀性形成有利于塑性变形的非均匀结构来实现增韧。 近年来国内外学者致力于研究一些新的改性方法，如用耐热的热塑性工程塑料和环氧树脂共混；使弹性体和环氧树脂形成互穿网络聚合物(I PN)体系；用热致液晶聚合物对环氧树脂增韧改性；用刚性高分子原位聚合增韧环氧树脂等。这些方法既可使环氧捌脂的韧性得到提高，同时又使其耐热性、模量不降低，甚至还略有升高。 随着电气、电子材料及其复合材料的飞速发展，环氧树脂正由通用型产品向着高功能性、高附加值产品系列的方向转化。中国环氧树脂行业协会专家表示，这种发展趋势使得对其增韧机理的研究H益深入，增韧机理的研究对于寻找新的增韧方法提供了理论依据，因此可以预测新的增韧方法及增韧剂将会不断出现。 采用热塑性树脂改性环氧树脂，其研究始于20世纪80年代。使用较多的有聚醚砜(P ES)、聚砜(P S F)、聚醚酰亚胺(P EI)、聚醚醚酮(PE EK)等热塑性工程塑料，人们发现它们对环氧树脂的改性效果显著。据中国环氧树脂行业协会专家介绍，这些热塑性树脂不仪具有较好的韧性，而且模量和耐热性较高，作为增韧剂加入到环氧树脂中同样能形成颗粒分散相，它们的加入使环氧树脂的韧性得到提高，而且不影响环氧固化物的模量和耐热性。 二、热塑性树脂增韧环氧树脂 1、热塑性树脂增韧方法 未改性的PE S对环氧的增韧效果不明显，后来实验发现两端带有活性反应基团的P ES 对环氧树脂改性效果显著。如苯酚、羟基封端的P E S可使韧性提高100%；双氨基封端、双羟基封端的P E S也是有效的改性剂；环氧基封端的PE S由于环氧基能促进相互渗透，因而也提高了双酚A型环氧树脂的韧性。以二氨基二苯砜为固化剂，P E S增韧的环氧树脂
沸石在水处理中应用的分析研究进展及前景
沸石在水处理中应用的研究进展及前景 刘慧芳 <华南师范大学化學与环境科学学院） [摘要] 沸石是一种具有优异功能的非金属矿物材料，本文对近两年来沸石在水处理应用的研究进展进行了综合评述。介绍了沸石在去除水中氨氮、有机物质、重金属离子、等方面的应用。认为应继续加大对各种天然沸石性能、结构和其改性工艺的研究，充分发挥其应用性能、拓宽其应用范围，使其在环境保护和污染处理中得到更好的应用。 [关键词] 沸石；吸附；离子交换；氨氮；改性沸石；斜发沸石；深度处理；生态床系统；超微沸石；丝光沸石；应用 沸石作为一种具有优异功能的非金属矿物材料，在工业中有广泛的应用。其显著特点是孔隙度高、比表面积大，离子交换性、吸附性、催化性、耐酸性、耐热性、耐辐射性等性能优异, 因此被广泛用于石油化工、环境保护、农牧业、建材工业、轻工业及高新尖端技术等领域。沸石可用做催化剂、干燥剂、水质软化剂、吸附剂、离子交换剂等，在工业上常作分子筛，用来净化气体、石油及废水处理，海水提钾、淡化、硬水软化等[1]。目前国际上对天然沸石的开发、研究和生产相当活跃。本文对近两年来沸石在水处理应用的研究进展进行了综合评述，介绍了天然和改性沸石在去除水中氨氮、有机物质、重金属离子、放射性物质等方面的应用。 1 沸石的由来、结构及其特性 1.1 沸石的由来 1765年瑞典矿物学家C ronstedt在冰岛玄武岩杏仁状空隙内，首先发现一种白色透明的矿物，因其加热时出现发泡沸腾现象，便以希腊文命名为“zeolite”，意为“沸腾的石头” [2]。关于沸石的定义存在着一个演变的过程，直至1997 年，国际矿物学协会
液晶聚合物增韧热固性树脂
液晶聚合物增韧热固性树脂 摘要：简要介绍液晶聚合物的基本概念，综述了近年来液晶聚合物的研究进展。由于现有的热固性树脂增韧方法存在种种缺陷，热致型液晶正取代橡胶性体、热塑性塑料等成为新一类热固性树脂增韧剂，与其它方法相比，该法增韧果好，改性体系衬热性、模量高。从液晶聚合物增韧、液晶单体/低聚物增韧、液晶固化剂增韧三个方面综述了现阶段热致型液晶增韧热固性树脂的研究进展。 关键词：液晶聚合物，增韧，热致型液晶，液晶单体/低聚物，液晶固化剂 1.液晶聚合物 1.1液晶聚合物的分类及性能 液晶聚合物是一种兼有固体和液体部分性质的过渡中间态---液晶态，其分子排列介于理想的液体和晶体之间，呈一维或二维的远程有序----分子排列在位置上显示无序性，但在分子取向上任有一定程度的有序性，表现出良好的各向异性。 根据分子排列有序性不同，大致可分为向列型（nematic）、近晶型（sematic）和胆甾型（cholesteric）三种类型。按液晶的形成条件又可分为溶致性、热致性和压敏性液晶。 液晶聚合物材料具有高强度、高模量、耐高温、低膨胀系数、低成型收缩率以及良好的介电性和耐化学腐蚀性等一系列优异的综合性能。在电子电器、航空航天、光纤通讯、汽车工业、机械制造和化学工业等领域具有广阔的应用前景[1]。 1.2国内外液晶高分子聚合物的研究进展 1972年美国Du Pont公司研究成功的Kevlar系列溶致液晶纤维标志着合成高分子液晶开始走向市场,并引起人们广泛的兴趣。1984年Darto和Manufacturing 公司开发聚芳酯热致LCP并首次实现了热致LCP的工业化。 英国ICI公司的VICTRES-SRP LCP已经有4个品种投入生产,新一种拉伸强度高达200 MPa,悬臂缺口冲击强度为130 J/m2的新品种[2]。德国BASF公司的ULTRAX已经研制出三种基本新品种,其中两种是耐高温的特种工程塑料.另外,德国Hoechst公司将新型Vectra LCP作为热塑性工程塑料在世界X围内推广,目前投放市场的有30余种商品级及专用级产品[3]。 周其凤等[4]从分子设计的角度提出了“含二维液晶基元的液晶高分子”概念,并合成了一系列T型、X型二维液晶基元的液晶高分子.这类液晶高分子材料有别于一维液晶基元的液晶高分子材料,经过精心的分子设计,比如将二维液晶基元的其中一维方向的结构部分固定于分子主链之中而构成主链的结构成分,而使另一维方向上的结构部分作为侧基,因而可望制得力学各向异性较弱的高强度、高