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我們所不熟知的增韌劑(toughener)是指能增加膠黏劑膜層柔韌性的物質(zhì)。
某些熱固性樹脂膠黏劑，如環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂和不飽和聚酯樹脂膠黏劑固化后伸長率低，脆性較大，當(dāng)粘接部位承受外力時(shí)很容易產(chǎn)生裂紋，并迅速擴(kuò)展，導(dǎo)致膠層開裂，不耐疲勞，不能作為結(jié)構(gòu)粘接之用。
因此，必須設(shè)法降低脆性，增大韌性，提高承載強(qiáng)度。凡能減低脆性，增加韌性，而又不影響膠黏劑其他主要性能的物質(zhì)稱為增韌劑。增韌劑一般都含有活性基團(tuán)，能與樹脂發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，固化后不完全相容，有時(shí)還要分相，會(huì)獲得較理想的增韌效果，使熱變形溫度不變或下降甚微，而抗沖擊性能又明顯改善。一些低分子液體或稱之為增塑劑之物加入樹脂之中，雖然也能降低脆性，但剛性、強(qiáng)度、熱變形溫度卻大幅度下降，不能滿足結(jié)構(gòu)粘接要求，因此，增塑劑與增韌劑是完全不同的。
有些線型高分子化合物，能與樹脂混溶，含有活性基團(tuán)，可以參與樹脂的固化反應(yīng)，提高斷裂伸長率和沖擊強(qiáng)度，但熱變形溫度有所下降，這種物質(zhì)稱之為增柔劑(flexibizer)，常用的有液體聚硫橡膠、液體丁腈橡膠，由于它們與樹脂適量配合，可以制成結(jié)構(gòu)膠黏劑，所以也將增柔劑歸人增韌劑之類。增柔與增韌雖是相互關(guān)聯(lián)又不相同的概念，但實(shí)際上卻很難嚴(yán)格區(qū)分開來。從理論上講增韌與增柔不同，增韌它不使材料整體柔化，而是將環(huán)氧樹脂固化物均相體系變成一個(gè)多相體系，即增韌劑聚集成球形顆粒在環(huán)氧樹脂的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的連續(xù)相中形成分散相，抗開裂性能發(fā)生突變，斷裂韌性顯著提高，但力學(xué)性能、耐熱性損失較小。
增韌機(jī)理
不同類型的增韌劑，有著不同的增韌機(jī)理。液體聚硫橡膠可與環(huán)氧樹脂反應(yīng)，引入一部分柔性鏈段，降低環(huán)氧樹脂模量，提高了韌性，卻犧牲了耐熱性。液體丁腈橡膠作為環(huán)氧樹脂的增韌劑，室溫固化時(shí)幾乎無增韌效果，粘接強(qiáng)度反而下降;只有中高溫固化體系，增韌與粘接效果較明顯。端羧基液體丁腈橡膠增韌環(huán)氧樹脂，固化前相容，固化后分相，形成“海島結(jié)構(gòu)”，既能吸收沖擊能量，又基本不降低耐熱性。T一99多功能環(huán)氧固化劑固化環(huán)氧樹脂使交聯(lián)結(jié)構(gòu)中引進(jìn)了柔性鏈段，不產(chǎn)生分相結(jié)構(gòu)，在提高韌性的同時(shí)基本不降低耐熱性。
納米粒子尺寸為1~100nm，具有極大的比表面積，表面原子又有極高的不飽和性，因此表面活性非常大。環(huán)氧基團(tuán)在界面上與納米粒子形成遠(yuǎn)大于范德華力的作用，能很好地引發(fā)微裂紋，吸收能量。納米SiO2和納米黏土既能引發(fā)銀紋，又能終止裂紋。
同時(shí)，納米粒子具有很強(qiáng)的剛性，裂紋在擴(kuò)展時(shí)遇到納米粒子發(fā)生籜向或偏轉(zhuǎn)，吸收能量而達(dá)到增韌目的。另外，納米粒子與樹脂具有良好的相容性，使基體對沖擊能量的分散能力和吸收能力提高，導(dǎo)致韌性增大。
熱塑性樹脂連續(xù)貫穿于環(huán)氧樹脂網(wǎng)絡(luò)中，形成半互穿網(wǎng)絡(luò)型聚合物，致使環(huán)氧樹脂固化物韌性提高。
