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赵辉，等：超支化聚合物的应用研究进展67

超支化聚合物的应用研究进展

赵辉，王琳罗运军张文栓
(1．北京理工大学材料科学与工程学院，北京100081；2．开封大学，开封475004；3．中国人民解放军63936部队，北京lo22o2)

摘要对近几年超支化聚合物的应用研究进展进行了综述。超支化聚合物的性能介于线形聚合物和体形聚合
物之间，目前主要用作聚合物共混改性剂、热固性树脂增韧剂、染色助剂、药物缓释剂、超支化液晶，并在涂料及聚合
物薄膜方面获得较广泛应用。
关键词超支化聚合物应用进展

超支化聚合物由于具有高度支化的三维结构和大量的纤维增强环氧树脂的临界能量释放速率G。从l400J／m增
端基，分子之间无缠结，以及具有高溶解性、低粘度、高的化加到2500J／m，这一结果是由于化学反应诱导相分离造成
学反应活性等优点，加之具有比树形分子相对简单的合成方的。与大多数传统的增韧体系相比，该体系的优点是在纤维
法，所以在许多领域都显示出诱人的应用前景。笔者综的注入过程中不需要对增韧剂进行过滤，认真设计不同组分
述国内外有关超支化聚合物的应用前景。的反应活性及超支化树脂的表面极性就可完成相分离。
l聚合物共混改性剂3涂料
超支化聚合物的性能介于线形聚合物与体形聚合物之低的熔融粘度和众多可以改性的端基使得超支化聚合
间，与其它聚合物共混时可以使共混物的流变性能、热稳定物在涂料领域获得了广泛应用。KouHuigang等一报道了

性和力学性能产生很大的变化。用透射电子显微镜研究超一类改性的甲基丙烯酸酯化超支化聚(胺一酯)，该类聚合
支化聚合物的流变改性机理时发现，加入超支化聚合物后，物可作为光固化涂料的齐聚物，在光引发剂存在时和紫外光
两组分之间发生大规模的相分离，而小组分(超支化大分辐照下发生快速聚合反应，反应速率和双键转化率随超支化
子)有向表面迁移的趋势。这说明聚合物熔融粘度的降低不分子的结构不同而变化，所得到的高度交联的涂膜具有较好
是由熔体效应引起的，超支化聚合物只是起到一种表面活性的热学性能。由于其组成的涂料体系粘度低，可以不加或加
剂的作用，它在向聚合物表面迁移过程中导致了表观粘度的入少量稀释溶剂，是一种环保绿色材料，且固化膜力学性能
降低。如在聚苯乙烯中加入5％的超支化聚酯时，120~C下优良
的熔融粘度为原来的80％，180~C下为原来的50％。温度越另外，J．Ansen等’报道了聚丙烯亚胺超支化聚合物与
高，剪切速率越大，很少量的超支化聚合物就足以使线形聚二苯甲酮或异丙基硫杂蒽酮一起作为光引发体系，在氮气保
合物的熔融粘度发生极大的变化。从使用价值来看，这不仅护下光照苯氧乙基丙烯酸酯可以快速固化并得到较高的反
大大降低了成本，而且也大大降低了由于相分离而使聚合物应程度。
力学性能变差的程度。最近，A．T．M．Rolf_合成了一类新型的羟基官能化的
超支化聚合物还可以作为共混物的分子增强剂。超支超支化聚酯酰胺。由于该超支化聚合物存在三维分子结构
化聚酯和聚碳酸酯(PC)共混，可以极大地提高PC的模量，和大量的羟基端基，可作为粉末涂料的理想交联剂。研究证
但其断裂伸长率降低。在PC中加入22．5％的超支化聚酯，明，该超支化聚合物的端羟基可与聚酯的羧酸端基反应，形
其拉伸弹性模量提高了32％，压缩模量提高了15％。超支成具有良好力学性能的交联薄膜，并能提高气泡形成阈值且
化聚酯的这种增强作用是因为其含有大量的芳基结构。不延长凝胶时间。
2热固性树脂增韧剂R．B．Crubbs认为由于超支化聚合物独特的三维分子
热固性树脂由于具有优异的热力学性能和良好的注入结构使其具有低粘度、高反应活性和良好的相容性，在涂料
特性而广泛用于复合材料，然而其韧性低和抗破坏能力差中以超支化聚合物代替醇酸树脂，可同时增强反应活性和降
的缺点常常限制它们的应用。热固性树脂的韧性可以通过低粘度，使涂料在应用粘度时可有更高的固体含量(87％)。
添加多种添加剂来改变，超支化聚合物就是其中一种有效的此外，较高分子量时，每个分子中较高的官能度将使干燥过
添加剂。由于超支化聚合物的极性可以通过对端基的改性程加速。因此，与高固体含量醇酸树脂相比，超支化树脂能
进行调整，这就有可能使之与其它聚合物相容或不相容。研显著降低粘度和缩短干燥时间。
究表明，在环胺热固性树脂体系中加入调整了极性的超4染色助剂
支化脂肪族聚酯可以发生反应诱导相分离，所得到的热同性聚丙烯(PP)纤维很难用一般的染料和常规的方法进行
树脂的韧性大幅度提高，并保留了原热固性树脂的高模量。
Mansor等用环氧改性的超支化聚酯作为增韧剂，发现碳收稿日期：2004．01—30

68工程塑料应用2004年。第32卷，第4期

染色，是目前合成纤维中最难染色的一种。S．M．Burkins