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超支化聚酯對熱固性樹脂及納米粒子的改性研究進展

2014-03-26

  超支化聚合物從1988年誕生至今在高分子材料科學領域中獲得快速發展。與線性聚合物相比,超支化聚合物含有高度支化結構和大量的官能團,具有優良的溶解性及化學放映活性;與樹脂形聚合物相比,具有合成方法簡單、成本低廉等特點,并且制備方法具有多樣化,為改性聚合物提供了新的方法。超支化聚酯(HBPE)是目前超支化聚合物研究中的熱點,其高度支化的結構和大量的端基官能團使它容易被接枝改性,提高與其他聚合物的相容性,并且原材料來源廣泛,合成工藝簡單,成本低廉,容易實現工業化生產。熱固性樹脂和納米粒子是HBPE改性的新興應用領域,HBPE可有效地解決熱固性樹脂因其高度交聯結構帶來的韌性差的問題,并能改善納米粒子的團聚現象,改善納米粒子在樹脂中的分散。其中,芳香族和脂肪族HBPE、端基改性的HBPE以及超支化聚酰胺-酯使用較多。筆者主要綜述了HBPE對熱固性樹脂及納米粒子的改性研究。

1、改性熱固樹脂研究進展

HBPE多見于對熱塑性樹脂的改性,而對熱固性樹脂的改性研究則較少。HBPE的雙鍵基因能夠提高熱固性樹脂的固化速率,對熱固性樹脂祈禱增韌作用,并且端基改性過的HBPE可以提高熱固性樹脂的玻璃化轉變溫度,改善熱固性樹脂的熱穩定性。HBPE改善了以往傳統改性劑改性熱固性樹脂時增強了其韌性卻降低了其耐熱性的缺點,從而更好地對熱固性樹脂進行了改性。

1.1HBPE改性環氧樹脂(EP)研究

EP的收縮率低、絕緣效果好、化學穩定性高,在電子電器、建筑、機械、涂料和粘合劑等領域應用廣泛。但EP具有耐熱性地、耐沖擊性差的缺點,限制了它的應用。HBPE能有效改性EP的韌性和耐熱性,擴展EP的應用范圍。

1.2HBPE改性酚醛樹脂(PF)研究

PF的耐酸耐熱性強,電絕緣性能好,阻燃性優異,并且尺寸穩定,在運輸業、建筑業、采礦業和防腐蝕材料方面具有廣闊的應用前景。但交聯固化后的PF交聯密度高,韌性差,在實際應用中容易開裂,限制了其應用。目前利用HBPE改善PF的韌性和熱穩定性方面的研究較多。

1.3HBPE改性水性丙烯酸樹脂(WA)研究

WA能和氨基、羧基等官能團反應形成網狀結構,其耐熱性、耐磨性和耐溶劑性較一般丙烯酸樹脂更加優良。HBPE可顯著提高WA的交聯反應程度、力學性能和熱穩定性。

2、改性納米粒子研究進展

納米粒子具有特殊的尺寸、高表面活性以及催化效應,在聲、光、熱、電和磁等方面表現出新的特性,是目前研究的熱點。但是納米粒子顆粒小,表面原子數多,吸附性太強,極易引起團聚現象。HBPE具有較低的熔融黏度和分子間交聯程度,能夠提高納米粒子的分散性和力學性能,從而為改善納米粒子與樹脂的界面相容性及納米粒子在樹脂中的分散性打下基礎。

2.1HBPE改性碳納米管(CNTs)研究

CNTs具有優異的導電性、傳熱性和良好的力學性能,在功能材料和結構材料方面被廣泛應用。HBPE黏度低,溶解性好,可以提高CNTs的韌性、拉伸強度等力學性能,改善CNTs的分散性,減少CNTs的團聚現象的發生,為CNTs與其它樹脂的界面相容提供新的途徑。

2.2HBPE改性納米SiO2研究

納米SiO2具有光學性能好和高強、高韌、穩定性好等特點,被廣泛應用于涂料、紡織、催化等領域。但納米SiO2 粒徑微小,顆粒表面原子多,并且含有大量的懸空鍵,因此顆粒間易發生團聚現象,影響了納米SiO2的分散性能。HBPE接枝到納米SiO2 表面可以極大地減弱納米SiO2 粒子間的團聚,增加納米SiO2粒子的溶解性和表面親和力。

2.3HBPE改性納米Al2O3研究

納米Al2O3具有良好的分散性,且力學性能、耐熱性、電阻率、尺寸穩定性、抗腐蝕性優異,在化學化工、醫藥、催化劑及其載體、陶瓷等領域具有廣泛的應用。HBPE可明顯提高Al2O3的導熱性和力學能力,擴大納米Al2O3的應用領域。

3、結語

目前,利用HBPE改善熱固性樹脂的熱學性能、固化度和韌性以及納米粒子的分散性和力學性能等方面的研究逐漸增多,而且效果明顯。但是HBPE改性熱固性樹脂耐久性研究不夠完善,只對改性丙烯酸樹脂的耐久性進行了研究。另外,HBPE改性熱固性樹脂多見于對EP的改性,對其它熱固性樹脂的研究相對較少。HBPE對納米粒子的改性也只處于研究階段,尚不成熟。

未來HBPE改性熱固性樹脂和納米粒子的研究主要集中在以下方面:(1)對HBPE改性熱固性樹脂的耐久性進行研究,探究不同的改性方式對耐久性的影響;(2)不斷擴展熱固性樹脂的應用范圍并對HBPE改性熱固性樹脂的改性機理進行更深入的研究;(3)仍要把HBPE改性納米粒子作為重要的研究方向,可以向改性納米金屬粒子方向進行滲透;(4)運用新工藝、新方法合成新型的HBPE來對熱固性樹脂和納米粒子進行改性,從而得到性能更加優異的熱固性樹脂或納米粒子。


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