聚醚酰亚胺影响环氧树脂性能的主要因素

   复合材料由于质量轻且具有比一般金属材料高的比强度、比模量，热固性树脂特别是环氧树脂通常用作复合材料基体树脂，对基体树脂进行增韧改性是提高复合材料的性能的关键措施之一。上世纪80年代初报道用Ulteml000R聚醚酰亚胺（PEI）改性环氧树脂的研究：李善君等合成了一系列与环氧树脂具有良好相容性的结构新颖的可溶性聚醚酰亚胺PEI，在EPOn-828和TGD-DM环氧树脂体系中取得了非常优异的增韧效果，材料断裂能提高5倍、模量和玻璃化温度维持不变。那么聚醚酰亚胺到底如何影响环氧树脂性能？专家从化学结构和使用数量2个方面进行了介绍。

    关于聚醚酰亚胺化学结构的影响，专家以4种不同主链结构的聚醚酰亚胺改性了4，4’-二氨基二苯甲烷四缩水甘油醚环氧树脂（TG-DDM，环氧值为0.66）和4，4’-二氨基二苯砜（DDS）固化体系，双酚A二醚酐（BISA-DA）与4种不同结构的二胺合成聚醚酰亚胺。观察以20%聚醚酰亚胺（PEI）与TGDDM/DDS（40%）共混物在150%固化5 h后导致共混物呈现不同的相结构，结果TGDDM/PID共混物的断裂面如有褶皱的丝绸（A），经CH2Cl2刻蚀也未发现两相结构，表明共混物在固化反应过程中并未发生相分离；TGDDM/PIM共混物显示PIM粒子分散在环氧树脂连续相中（B）；而PIP改性的环氧树脂为双连续结构，深色的环氧富集相中有PIP的粒子分散其中，浅色的聚醚酰亚胺富集相是相反转结构（C）；TGDDM/PIB共混物为相反转结构（D），环氧形成粒子被聚醚酰亚胺的连续相所包围。上述结果表明，聚醚酰亚胺的主链结构对改性体系相结构有显著影响，PIP改性TGDDM体系具有双连续相结构。

    聚醚酰亚胺用量不仅对改性体系相结构有影响，且对其力学性能有显著影响。以PIM聚醚酰亚胺改性双马来酰亚胺BMI/DBA为例（BMI是4,4’-双马来酰亚胺基二苯甲烷，DBA是0，0’-二烯丙基双酚A），专家了聚醚酰亚胺用量，对PIM/BMI改性体系相结构的影响和对改性材料力学性能的影响。加入5%PIM后改性体系的断裂能较纯双马树脂有所升高，加入10%及15%PIM的改性体系断裂能有显著的增大。在PIM 15%改性体系断裂能增大了2倍多，而改性材料弯曲模量略有下降。可见聚醚酰亚胺用量的增大有利于材料韧性的升高。改性双马树脂体系的相结构随聚醚酰亚胺用量而变化，5%时所得为PIM分散粒子相结构，10%时形成双连续相结构，15%以上导致相反转，聚醚酰亚胺作为连续相和力学强度支撑相，有利于力学性能的大幅度提高，使断裂韧性得以提高。