芳香族聚醚型超支化环氧树脂

环氧树脂具有良好的力学强度（拉伸强度为60–90 MPa）、化学稳定性好、体积收缩率低（< 2%）、附着力强（剪切强度> 15 MPa）、电绝缘性优良（体积电阻率> 1015 Ω·cm）。环氧树脂广泛用作涂料、增强剂、铸造化合物、模塑塑料、汽车结构胶粘剂以及新兴技术、国防军工、通用技术、民用工业和日用品等各个领域的改性剂。其高度交联的网络结构虽提供了高刚性，但韧性较差（断裂韧性通常<1 MPa·m1/2），严重限制了其在冲击载荷下的应用。因此，开发有效的增韧方法仍然是关键研究重点。

超支化聚合物（HBPs）因其高度分支结构、低链缠结、高官能团密度以及与环氧树脂良好的相容性，是一种有前景的解决方案。研究表明，高环氧端基密度的HBPs（无论脂肪族还是芳香族结构）都能与环氧树脂形成均相体系，提高相容性，同时增强韧性和强度。增韧机制在多个层面发挥作用：（1）丰富的环氧端基参与固化剂的交联反应，提高拉伸和弯曲强度；（2）三维支化结构通过共价键/氢键增强界面结合，并诱导微相分离，通过开裂和剪切带促进能量耗散；（3）自由体积增加和交联密度降低增强了分子链的流动性。这种协同效应使超支化聚合物（HBPs）能够在低负载水平（通常为5–15 wt%）下显著提高材料的韧性，同时保持刚性、热稳定性和可加工性。大量研究报告了超支化环氧改性剂的有效性。例如，Liang Xue等人报道，通过共价接枝制备的GO/HBPEE-环氧复合材料对GO的分散性提高了60%，拉伸模量增加35%。Tongtong Zhang 等开发了基于生物的HBPEEs，使DGEBA体系的断裂能提高了2.8倍，同时改善了耐溶剂性。Na Teng等合成了HBFRs，在低温（-196℃）下仍可使冲击强度提高96%。

环氧树脂（EPs）因优良的力学性能、化学耐受性和电气绝缘特性而广泛应用于工业领域。但由于高度交联网络导致的固有脆性，在冲击载荷条件下应用受限。中国人民解放军联勤保障部队工程大学的Anzhong Deng等在本研究中提出了一种无溶剂方法，通过掺入超支化环氧树脂（HPEs），显著提高了EP的韧性，同时保持了其力学强度和热稳定性。在20 wt%的最佳负载下，HPE改性环氧体系的冲击强度提高了276%，同时增强了拉伸和弯曲性能，玻璃化转变温度有所降低。各项表征表明，该体系的优良性能源于三种协同作用机制：自由体积分数（0.2623%至0.5708%）、应力诱导微孔形成以及通过端基相互作用实现的优化交联。该研究为通过可持续加工开发高性能EP复合材料提供了新的见解。

参考文献：

Anzhong Deng, Haoyang Jiang, Na Liu. Study on toughening and strengthening of bisphenol a epoxy resin with aromatic polyether type hyperbranched epoxy [J]. Colloid and Polymer Science, 2026, (prepublish)