超支化聚酯对热固性树脂及纳米粒子的改性研究进展

2014-03-26

  超支化聚合物从1988年诞生至今在高分子材料科学领域中获得快速发展。与线性聚合物相比，超支化聚合物含有高度支化结构和大量的官能团，具有优良的溶解性及化学放映活性；与树脂形聚合物相比，具有合成方法简单、成本低廉等特点，并且制备方法具有多样化，为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热点，其高度支化的结构和大量的端基官能团使它容易被接枝改性，提高与其他聚合物的相容性，并且原材料来源广泛，合成工艺简单，成本低廉，容易实现工业化生产。热固性树脂和纳米粒子是HBPE改性的新兴应用领域，HBPE可有效地解决热固性树脂因其高度交联结构带来的韧性差的问题，并能改善纳米粒子的团聚现象，改善纳米粒子在树脂中的分散。其中，芳香族和脂肪族HBPE、端基改性的HBPE以及超支化聚酰胺-酯使用较多。笔者主要综述了HBPE对热固性树脂及纳米粒子的改性研究。

1、改性热固树脂研究进展

HBPE多见于对热塑性树脂的改性，而对热固性树脂的改性研究则较少。HBPE的双键基因能够提高热固性树脂的固化速率，对热固性树脂祈祷增韧作用，并且端基改性过的HBPE可以提高热固性树脂的玻璃化转变温度，改善热固性树脂的热稳定性。HBPE改善了以往传统改性剂改性热固性树脂时增强了其韧性却降低了其耐热性的缺点，从而更好地对热固性树脂进行了改性。

1.1HBPE改性环氧树脂(EP)研究

EP的收缩率低、绝缘效果好、化学稳定性高，在电子电器、建筑、机械、涂料和粘合剂等领域应用广泛。但EP具有耐热性地、耐冲击性差的缺点，限制了它的应用。HBPE能有效改性EP的韧性和耐热性，扩展EP的应用范围。

1.2HBPE改性酚醛树脂(PF)研究

PF的耐酸耐热性强，电绝缘性能好，阻燃性优异，并且尺寸稳定，在运输业、建筑业、采矿业和防腐蚀材料方面具有广阔的应用前景。但交联固化后的PF交联密度高，韧性差，在实际应用中容易开裂，限制了其应用。目前利用HBPE改善PF的韧性和热稳定性方面的研究较多。

1.3HBPE改性水性丙烯酸树脂(WA)研究

WA能和氨基、羧基等官能团反应形成网状结构，其耐热性、耐磨性和耐溶剂性较一般丙烯酸树脂更加优良。HBPE可显著提高WA的交联反应程度、力学性能和热稳定性。

2、改性纳米粒子研究进展

纳米粒子具有特殊的尺寸、高表面活性以及催化效应，在声、光、热、电和磁等方面表现出新的特性，是目前研究的热点。但是纳米粒子颗粒小，表面原子数多，吸附性太强，极易引起团聚现象。HBPE具有较低的熔融黏度和分子间交联程度，能够提高纳米粒子的分散性和力学性能，从而为改善纳米粒子与树脂的界面相容性及纳米粒子在树脂中的分散性打下基础。

2.1HBPE改性碳纳米管（CNTs）研究

CNTs具有优异的导电性、传热性和良好的力学性能，在功能材料和结构材料方面被广泛应用。HBPE黏度低，溶解性好，可以提高CNTs的韧性、拉伸强度等力学性能，改善CNTs的分散性，减少CNTs的团聚现象的发生，为CNTs与其它树脂的界面相容提供新的途径。

2.2HBPE改性纳米SiO2研究

纳米SiO2具有光学性能好和高强、高韧、稳定性好等特点，被广泛应用于涂料、纺织、催化等领域。但纳米SiO2 粒径微小，颗粒表面原子多，并且含有大量的悬空键，因此颗粒间易发生团聚现象，影响了纳米SiO2的分散性能。HBPE接枝到纳米SiO2 表面可以极大地减弱纳米SiO2 粒子间的团聚，增加纳米SiO2粒子的溶解性和表面亲和力。

2.3HBPE改性纳米Al2O3研究

纳米Al2O3具有良好的分散性，且力学性能、耐热性、电阻率、尺寸稳定性、抗腐蚀性优异，在化学化工、医药、催化剂及其载体、陶瓷等领域具有广泛的应用。HBPE可明显提高Al2O3的导热性和力学能力，扩大纳米Al2O3的应用领域。

3、结语

目前,利用HBPE改善热固性树脂的热学性能、固化度和韧性以及纳米粒子的分散性和力学性能等方面的研究逐渐增多，而且效果明显。但是HBPE改性热固性树脂耐久性研究不够完善，只对改性丙烯酸树脂的耐久性进行了研究。另外，HBPE改性热固性树脂多见于对EP的改性，对其它热固性树脂的研究相对较少。HBPE对纳米粒子的改性也只处于研究阶段，尚不成熟。

未来HBPE改性热固性树脂和纳米粒子的研究主要集中在以下方面：（1）对HBPE改性热固性树脂的耐久性进行研究，探究不同的改性方式对耐久性的影响；(2)不断扩展热固性树脂的应用范围并对HBPE改性热固性树脂的改性机理进行更深入的研究；(3)仍要把HBPE改性纳米粒子作为重要的研究方向，可以向改性纳米金属粒子方向进行渗透；（4）运用新工艺、新方法合成新型的HBPE来对热固性树脂和纳米粒子进行改性，从而得到性能更加优异的热固性树脂或纳米粒子。