低温柔性侧链环氧化合物增韧脂环族环氧树脂：冲击强度提升近280%，耐热性同步改善

研究背景：低温固化环氧的韧性短板

脂环族环氧树脂（CEP）采用≤100°C低温固化，可避免120°C–180°C高温固化带来的开裂问题，但固化后材料的韧性仍然不足。常规做法是引入第二相改性剂或在树脂结构中嵌入柔性链段，然而第二相改性剂往往损害耐热性等其他性能，或在环氧基体中分散不良。针对这一矛盾，研究团队从分子层面设计合成了两种含脂肪族侧链的环氧化合物——BD-S-182与DGEBDDBA，通过交联网络改性脂环族环氧树脂（牌号2021P），在不改变原有低温固化机理的前提下提升力学性能与耐热性。

性能数据：冲击强度与断裂伸长率大幅提升

研究结果显示，两种改性剂均能显著改善2021P的韧性。BD-S-182与DGEBDDBA改性体系的最佳冲击强度分别达到45.1 kJ/m²和52.4 kJ/m²，相比低温固化纯树脂分别提升226.8%和279.7%；断裂伸长率分别达到43.71%和51.36%，提升幅度分别为168.8%和215.9%。

耐热性方面同样取得改善：添加10 wt% DGEBDDBA的体系，5%热失重温度（T_d5%）由226.3°C提高至275.1°C；添加30 wt% BD-S-182的体系则提高至241.7°C。这表明柔性侧链的引入并未以牺牲耐热性为代价，反而在特定添加量下实现了韧性与耐热的同步优化。

对聚合物助剂行业的启示

该研究的核心思路——以含柔性长烷基侧链的环氧化合物作为反应型改性组分参与交联——对橡胶与轮胎配方设计具有参考价值。在轮胎与橡胶体系中，增韧与耐热、耐老化往往需要协同平衡：防老剂与抗氧剂负责抑制老化过程中的链断裂与氧化，而交联网络的结构设计则决定材料在动态载荷下的形变与裂纹扩展行为。本研究展示的“柔性侧链嵌入交联网络”策略，与橡胶中通过硫化体系调节交联密度、通过补强填料（如白炭黑）构建填料网络来平衡强度与弹性的思路在方法论上相通。

值得注意的是，白炭黑等补强填料在橡胶基体中的分散状态，与本文提到的第二相改性剂“分散不良”问题具有相似的配方难点；而反应型柔性链段改性则提供了一种避免相分离的分子级解决路径。对于需要在较低温度下完成硫化或固化的橡胶制品与翻新轮胎胶料而言，低温固化条件下兼顾韧性与耐热的需求同样存在，本研究的数据可为相关体系的配方筛选提供参照。

研究要点小结

• 合成BD-S-182与DGEBDDBA两种脂肪族侧链环氧化合物，用于脂环族环氧树脂2021P的低温（≤100°C）固化改性。
• 最佳冲击强度45.1与52.4 kJ/m²，分别提升226.8%与279.7%；断裂伸长率43.71%与51.36%，分别提升168.8%与215.9%。
• 10 wt% DGEBDDBA使T_d5%由226.3°C升至275.1°C；30 wt% BD-S-182使其升至241.7°C。
• 改性不改变原有低温固化机理，避免了传统第二相改性剂分散性差、损害耐热性的问题。

说明：本研究对象为环氧树脂体系，并非轮胎或橡胶直接配方；其对橡胶助剂行业的参考意义在于交联网络分子设计与增韧—耐热平衡思路，相关结论向橡胶体系的迁移仍需实验验证。

信息来源：Toughening Low‐Temperature Curing Alicyclic Epoxy Resin via Epoxy Compound Containing Flexible Side Chains，由合润化工整理。