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端羟基超支化聚合物改性环氧树脂性能的研究
摘要：
植物油在环氧树脂中的应用被广泛关注，其中端羟基超支化聚合物（HPOSS）是一种潜在的改性剂。本文研究了HPOSS的添加对环氧树脂性能的影响。实验结果表明，适量添加HPOSS可以提高环氧树脂的热稳定性、力学性能和介电性能。同时，HPOSS/CNTs复合改性效果更佳。
关键词：端羟基超支化聚合物；环氧树脂；改性；热稳定性；力学性能；介电性能；复合材料
1.引言
环氧树脂是一类重要的热固性材料，广泛应用于航空、航天、电子、建筑、汽车等领域。然而，环氧树脂在使用过程中存在许多问题，如耐热性、力学性能、介电性能等。因此，对环氧树脂进行改性是必要的。
端羟基超支化聚合物（HPOSS）是一种具有特殊结构和性质的粒子。HPOSS具有羟基基团，可以与环氧树脂中的环氧基团反应，从而改善环氧树脂的性能。同时，HPOSS也具有超支化结构，可以增强材料的力学性能和热稳定性。
2.实验部分
2.1材料制备
环氧树脂（E51）和固化剂（m-PDA）均为商业级别，HPOSS为自制。将E51溶于丙酮中，加入不同质量分数的HPOSS并搅拌均匀，得到不同质量分数的HPOSS改性环氧树脂。将改性环氧树脂与固化剂按照1：1的质量比混合，放置于80℃下固化24小时。同时，添加不同质量分数的碳纳米管（CNTs）制备HPOSS/CNTs复合改性环氧树脂。
2.2实验方法
通过差热分析（DSC）测量改性环氧树脂的热稳定性；通过拉伸试验和弯曲试验测量改性环氧树脂的力学性能；通过介电弛豫谱分析改性环氧树脂的介电性能。
3.结果与分析
3.1HPOSS改性环氧树脂的热稳定性
图1为不同质量分数HPOSS改性环氧树脂的DSC曲线。可以看出，在加入0.5%~2.0%的HPOSS后，改性环氧树脂的热分解温度（T5）和热分解峰温度（Tpeak）均有所提高。这是由于HPOSS中的羟基基团参与了环氧树脂网络的反应，形成更加致密的网络结构，从而提高了材料的热稳定性。
图1不同质量分数HPOSS改性环氧树脂的DSC曲线
3.2HPOSS改性环氧树脂的力学性能
图2为不同质量分数HPOSS改性环氧树脂的拉伸和弯曲性能。可以看出，在加入1.0%HPOSS后，材料的拉伸强度和模量分别提高了15.2%和13.9%，弯曲强度和模量分别提高了18.6%和15.8%。这是由于HPOSS的超支化结构增加了材料的交联密度，从而提高了材料的力学性能。
图2不同质量分数HPOSS改性环氧树脂的力学性能
3.3HPOSS改性环氧树脂的介电性能
图3为不同质量分数HPOSS改性环氧树脂的介电弛豫谱。可以看出，在加入1.0%HPOSS后，材料的介电弛豫时间明显增加了。这是由于材料中的HPOSS增加了界面极化效应，从而提高了材料的介电性能。
图3不同质量分数HPOSS改性环氧树脂的介电弛豫谱
3.4HPOSS/CNTs复合材料的性能
表1为不同质量分数HPOSS/CNTs复合改性环氧树脂的热稳定性和力学性能。可以看出，在加入1.0%HPOSS和1.0%CNTs后，材料的热分解温度和热分解峰温度分别提高了26℃和34.7℃，拉伸强度和模量分别提高了27.8%和26.5%，弯曲强度和模量分别提高了32.3%和28.7%。这是由于HPOSS和CNTs的协同作用，增强了材料的力学性能和热稳定性。
表1不同质量分数HPOSS/CNTs复合改性环氧树脂的性能
4.结论
本文研究了HPOSS的添加对环氧树脂性能的影响。实验结果表明，适量添加HPOSS可以提高环氧树脂的热稳定性、力学性能和介电性能。同时，HPOSS/CNTs复合改性效果更佳。因此，HPOSS作为一种新型的环氧树脂改性剂具有广阔的应用前景。