超支化聚酰胺功能化石墨烯协同增强增韧酚醛树脂

摘要

【目的】针对传统酚醛树脂（PF）抗冲击韧性不足，强度与韧性难以协同提升的瓶颈，本研究受牡蛎生物矿化黏合剂启发，提出以超支化聚酰胺修饰石墨烯纳米片（HGNP）为增韧单元，在PF基体中构建有机-无机杂化网络，系统探究HGNP对树脂胶接性能与韧性的作用机制。【方法】首先通过将超支化聚酰胺共价接枝到石墨烯纳米片（GNP）骨架中制备HGNP，然后通过在纯酚醛树脂中引入超支化聚酰胺修饰石墨烯纳米片，制备HGNP改性酚醛树脂。结合凝胶时间、胶合强度、脱黏功以及树脂断面形貌等表征，分析不同HGNP含量对树脂性能的影响规律，并阐明其增强增韧的作用机制。【结果】HGNP改性酚醛树脂的胶层韧性显著提升，当HGNP添加量为0.15%时，改性树脂的脱黏功分别是纯酚醛树脂和GNP改性PF的1.72倍和2.06倍，耐沸水胶合强度从纯PF的1.15 MPa提升至1.65 MPa。这一优异性能主要归因于超支化聚酰胺的修饰促进了GNP在树脂基体中的均匀分散，并形成了具有多重界面相互作用的有机-无机杂化结构，有效促进了应变过程中载荷能量的传递和耗散，抑制微裂纹扩展，实现同步增强增韧。【结论】本研究突破了传统PF树脂韧性与强度异步调控的科学挑战，为高强韧人造板用PF树脂的工业化应用提供了简单、高效、可扩展的新途径。未来可进一步调控超支化拓扑结构，拓展至其他脆性热固性树脂体系。

关键词

酚醛树脂(PF) / 石墨烯纳米片(GNP) / 超支化聚酰胺 / 有机-无机杂化 / 韧性 / 胶合强度