超支化在航空环氧复合材料中的作用

环氧树脂因其优良的热机械性能、化学稳定性、环境稳定性而被广泛应用。虽然热固性环氧树脂的加工性能和热机械性能适用于碳纤维增强，但其固有的脆性导致抗冲性能较差，这限制了其功能和应用。为了提高环氧树脂材料的断裂韧性，已经研究了不同的改性剂和增韧剂。在大多数情况下，增强树脂的韧性对其玻璃化转变温度（Tg）和弹性力学性能有不利影响。因此，如何提高环氧树脂的耐损伤和抗冲击性质仍是一个挑战性课题。

超支化聚合物（HBPs）是改性环氧树脂的低粘度的新型增韧剂。此外，由于通过简单合成可获得高度功能化的HBPs，该类聚合物非常适用于规模化生产。

意大利国家研究院的Anna Borriello 等人以二酚酸为原料，通过熔融缩聚，合成了Tg 较高的芳香族超支化聚酯（HBPG）。比较于纯环氧树脂体系，在预混合环氧-胺体系（RTM6）中加入5wt%的HBPG，其断裂韧性提高了40%，通过塑性形变机理限制了裂纹扩展。加入HBPG 对体系的弹性模量和Tg 几乎无影响。其高增韧效率与填料在基质内的均匀分散、芳香结构与环氧树脂的高亲和力、填料的高分支形态有关，它通过引入更多的耗散损伤机制以改变环氧树脂的抗损伤性质。

参考文献：SimSimona Zuppolini, Aldobenedetto Zotti, Anna Borriello , Mauro Zarrelli，The effect of an aromatic hyperbranched polyester in aeronautical epoxy composites, Materials Today: Proceedings 34, 21-23, 2021.