本文以含二氮杂萘酮结构的新型环氧端基聚芳醚酮(E—PPES)为增韧剂，以4，4’一二氨基二苯甲烷(DDM)为固化剂，研究了E—PPES／E一44／DDM体系的热一力学性能和微观结构，并探讨其增韧机理。

1 实验部分

1．1 原材料

       E-44环氧树脂：双酚A型，环氧值0．38～0．44，市售工业品；二氨基二苯甲烷(DDM)：化学纯，天津化学试剂五厂生产；含二氮杂萘联苯结构环氧端基聚芳醚酮(E—PPES)：实验室合成，环氧值E=0．015。

1．2 E—PPES／环氧树脂的配方及固化条件

       配方及固化条件见Tab．1，固化工艺为80C 2h，150℃2h，180℃2h。

1．3制样工艺

       配方A：将DDM在一定温度下溶于环氧树脂中，真空脱泡倒人模具，按固化工艺固化，自然冷却至室温，按GB2568—81和GBl042—79制样备用。

配方B～D：先将E—PPES与E-44环氧树脂在180 C进行熔融共混，混合均匀后在150C真空除气，然后降温至100℃加入DDM，搅拌均匀后倒人模具中，按固化工艺固化，自然冷却至室温，按GB2568—81和GBl042—79制样备用。

1．4性能测试

拉伸强度：按GB2568—81方法测定；

弯曲强度：按GB-1042—79方法测定；

玻璃化温度采用美国Dupont公司生产的TA-2000型热分析仪所带910差示扫描量热仪测试，升温速率为10 C／min，N：保护；

力学性能采用AG-2000A型万能实验机测试；

拉伸断面形貌经喷金处理后在1000B扫描电镜上观察和拍照。

2结果与讨论

2．1 E—PPES／环氧树脂复合体系的热-力学性能

       实验中考察了E—PPES的加入量对E-44环氧树脂固化物热一力学性能的影响。Fig．1～Fig．4分别给出E—PPES／E-44／DDM复合体系的拉伸强度、弯曲强度、弹性模量及断裂伸长率与E—PPES含量的关系。

       可以看出，用E—PPES改性后，树脂的拉伸强度和弯曲强度随E PPES含量的增加而增大。在环氧树脂中加入E—PPES后，拉伸模量不仅未降低反而有较大提高，弯曲模量有明显下降的趋势。

       Fig．5给出了E—PPES加入量对E—PPES／E-44／DDM复合体系韧性的影响。加入5％E—PPES树脂的断裂伸长率比纯环氧树脂的断裂伸长率提高了22．64％，，加入10％、15％和20％E—PPES树脂的断裂伸长率分别提高了30．19％和35．85％。Fig．6可以看出，加入E—PPES可以显著提高环氧树脂的玻璃化温度。加入5％E—PPES树脂的玻璃化温度提高了23．3℃，加入10％，15%和20％E—PPES树脂的玻璃化温度分别提高了45．8 ℃，47．3℃和52℃。

        实验中还考察了E—PPES分子量对改性环氧树脂的影响，结果列于Tab．2。由Tab．2可见，在添加量相同的情况下，高分子量E—PPES改性的树脂的拉伸强度、断裂伸长率、弯曲强度和玻璃化温度都高于低分子量E—PPES改性的环氧树脂，但拉伸模量和弯曲模量低于低分子量E—PPES改性的环氧树脂。

2．2 E—PPES／环氧树脂复合体系的结构形态

       未加入E—PPES的环氧树脂其断裂面呈现出脆性特征，为单相体系如Fig．7a所示。当E—PPES的含量别为5％、10 %A和15 %时复合体系断面结构形态分别如Fig．7b～Fig7d所示。从图中可以看出，E—PPES／环氧树脂复合体系呈单相结构，表明复合体系具有极佳的相容性。这是由于E—PPES分子中含有与环氧树脂分子中相同的环氧基团，并且在制样及固化过程中相互渗透，两者的环氧基团均与固化剂进行固化反应，而无相分离过程的发生。当E—PPES含量(不计固化剂质量)为5 %时，断面为脆性断裂中夹杂少量的韧性断裂，并随E—PPES含量的增加，韧性断裂越来越多，断面逐渐变得粗糙不平。

2．3增韧机理

       用于改性环氧树脂的E—PPES的分子结构为：

       它的Tg在200℃以上，模量与环氧树脂相 似，结构中醚键的存在赋予了E—PPES良好的韧性，因此用E—PPES来改性环氧树脂的韧性的同时而不降低环氧树脂的耐热性和刚度，是较理想的体系。但它的结构相貌，增韧效果往往与E—PPES的分子量、用量和工艺条件有密切关系。关于用热塑性树脂增韧环氧树脂的机理，不少学者认为与橡胶增韧环氧树脂的机理基本相似，一般可采用剪切屈服理论或颗粒撕裂吸收能量理论及颗粒引发裂纹、钉扎作用及粘合作用等加以解释。但在我们的研究中发现E—PPES对环氧树脂的增韧机理除与橡胶有相似之处还有不同之处，表现为：(1)E—PPES在室温下与环氧树脂不相容，但高温下相容，而且在环氧树脂的固化过程中E—PPES可与环氧树脂形成互穿网络结构(IPN)；(2)E—PPES与橡胶相比模量要高很多倍，是刚性粒子。由于E—PPES颗粒的存在，应力场不再是均匀的，E—PPES颗粒起到了应力集中物的作用，阻碍裂纹的发展，从而提高了环氧树脂的韧性。但由于E—PPES含有与环氧树脂相同的环氧基团，当环氧树脂固化时两者不发生相分离，从而使E-PPES颗粒吸收断裂能的结果不是在试样的断面上形成不规则的变形颗粒，而是使试样的断面粗糙不平。