1　绪论

1.1　环氧树脂

环氧树脂（epoxy resin）泛指含有两个或两个以上环氧基，以脂肪族、脂环族或芳香族等有机化合物为骨架并能通过环氧基团反应形成热固性产物的高分子低聚体[1]，具有液态、黏稠态、固态等多种形态。由于环氧树脂具有优良的工艺性能、机械性能和物理性能，所制成的涂料、胶黏剂、复合材料树脂基体、电子封装材料等广泛应用于机械、电子、电器、航空、航天、化工、交通运输、建筑等领域[2]。自20世纪40年代以来，环氧树脂逐渐发展成为一类包含许多类型的热固性树脂，如缩水甘油醚、缩水甘油胺、缩水甘油酯以及脂肪族、脂环族环氧树脂等。目前产量最大、应用最广的是缩水甘油醚型，包括双酚A型（结构式见图1.1）、双酚F型等。该类环氧树脂可以通过多元酚或多元醇与环氧氯丙烷等含环氧基的化合物缩聚得到，占全球环氧树脂生产的90%以上[3]。

图1.1　双酚A二缩水甘油醚型环氧树脂结构

Figure 1.1　Chemical structure of bisphenol A diglycidyl ether epoxy resin

环氧树脂改性一直是学科研究的热点之一[4]。尽管环氧树脂优点众多，如优异的力学性能和热稳定性，但由于其固化体系交联密度高，固化过程中产生的内应力不易消除，导致固化体系脆性大，韧性不足，限制了环氧树脂在众多领域特别是先进材料领域中的应用[5～8]。近年来，对环氧树脂进行改性增韧已成为环氧树脂研究与应用领域的热点课题之一[9]。目前，环氧树脂及其复合材料增韧主要通过在树脂基体中加入橡胶弹性体[10]、热塑性树脂[11]、液晶聚合物[12]、互穿网络聚合物[13]以及纳米材料[14]等来实现。然而，上述各种增韧方法虽然能够在一定程度上提高环氧树脂及其复合材料的韧性，但均存在明显不足。例如，橡胶弹性体剪切模量低，使得固化体系玻璃化温度（Tg）降低[10]；热塑性树脂增韧存在用量大、溶解性差、体系黏度剧增，通常需要高沸点溶剂配合使用[11]，在加工操作上存在较大困难；液晶聚合物的热形变温度高，不易与环氧树脂基体匹配，成形加工困难；纳米材料由于表面能大，易团聚[15]，虽然采用硅烷偶联剂等进行表面处理可以提高其在树脂基体中的分散性，加入量较少时对环氧树脂韧性有一定程度的提高作用，但提高幅度有限，而当掺入量较大时，容易团聚，反而造成环氧树脂力学性能及韧性降低。

超支化聚合物（hyperbranched polymer，HBP）和核壳纳米粒子（core-shell nanoparticle，CSP）增韧环氧树脂是近年来出现的增韧方法，因HBP和CSP各自独特的结构与性能而备受关注，分别在环氧树脂增韧方面取得了较好的效果。