增韌的環(huán)氧樹脂具有優(yōu)良的力學(xué)性能，廣泛用于高性能復(fù)合材料和結(jié)構(gòu)膠粘劑。許多研究工作致力于提高環(huán)氧樹脂的抗沖擊強(qiáng)度和韌性。幾十年來，通過加入微米尺寸的液體橡膠、殼核結(jié)構(gòu)橡膠（CSR）顆粒、熱塑性塑料顆粒等，在增強(qiáng)環(huán)氧樹脂的粘附強(qiáng)度和抗沖擊方面取得了很大進(jìn)展。嵌段共聚物顆粒作為增韌劑引起了極大關(guān)注。固化過程中，這些嵌段共聚物傾向于自組裝在環(huán)氧樹脂中形成特定的納米結(jié)構(gòu)。這些自組裝納米結(jié)構(gòu)可提高固化環(huán)氧樹脂材料的斷裂韌性而不影響其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）和抗張強(qiáng)度。除了CSR顆粒，大多數(shù)增韌材料在低溫下的增韌效果較差。本研究中，作者合成了納米級超支化聚合物（HBPs），并將其作為增韌劑加入環(huán)氧樹脂以提高其韌性和柔性。
超支化聚合物是支化稠密的大分子，具有三維球形結(jié)構(gòu)。HBPs粘度低、功能基多、鏈纏繞少、自由體積大、溶解性高，易于合成?；谝陨蟽?yōu)點，HBPs可用于各種環(huán)氧體系，如涂層材料、改性劑等。一些研究還報道了用超支化聚合物作為增韌劑來提高環(huán)氧樹脂的韌性。不同功能基的HBPS，如環(huán)氧基、羧酸基、羥基、胺基等都可提高環(huán)氧樹脂的韌性。
HBPs是包括環(huán)氧樹脂在內(nèi)的高效聚合物改性劑。這是由于（1）其可擴(kuò)展的支鏈和球形結(jié)構(gòu)能降低環(huán)氧樹脂的收縮率；（2）高密度的功能端基，如羥基、胺基、環(huán)氧基、酸酐基、羧基、異氰酸酯基等可顯著提高HBPs與環(huán)氧樹脂的相容性；（3）結(jié)構(gòu)中大量的自由體積可顯著提高環(huán)氧樹脂的韌性。
韓國國立釜山大學(xué)的Youngson Choe等人制備了納米尺寸的超支化聚合物HBPs，并將其作為增韌劑加入環(huán)氧樹脂以提高韌性和柔韌性。作者合成了兩種不同的HBPs，超支化聚甲基丙烯酸二乙醇胺酯（poly(MA-DEA）、超支化聚甲基丙烯酸乙二醇酯（poly(MA-EA)。他們將這兩種超支化聚合物與環(huán)氧樹脂、固化劑聚醚胺共混，得到了復(fù)合材料。估算HBPs的分子直徑為6~14nm，分子量1500-7000（1.5K-7Kg/mol.）。固化過程中，環(huán)氧樹脂/HBP共混物無相分離，說明它們的混合性良好。在不影響抗拉強(qiáng)度的前提下，共混物的拉伸韌性隨分子量變化而提高。當(dāng)HBPs的含量為10 wt%時，抗沖強(qiáng)度不斷增加。此外，試驗顯示，混合物的抗沖強(qiáng)度隨HBPs分子量增加而提高。比較于純環(huán)氧樹脂，環(huán)氧樹脂/HBP共混物的抗沖擊強(qiáng)度提高了270%。
文獻(xiàn)來源：Hangyu Park and Youngson Choe*. International Journal of Polymer Science, 2021, 2021, 9984174.
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