文章重要内容

       深圳大学徐坚教授团队设计并合成了一种环氧基封端的超支化聚芳醚酮(O-HBP)增韧剂。该增韧剂仅需少量添加(4-6 wt%)，即可在基本不牺牲甚至提升玻璃化转变温度与刚度的同时，显著降低环氧体系的固化活化能，并大幅提升商用双酚A环氧树脂(DGEBA/MXDA)的冲击韧性。这一成果实现了环氧树脂在高效增韧、保持耐热性、优化加工性三个关键方面的协同平衡。

文章背景

       双酚A型环氧树脂具有优异的粘接性、电绝缘性、尺寸稳定性以及良好加工性和成本优势，已经成为电子封装、结构胶黏剂和高性能复合材料等领域中不可或缺的基体树脂。然而，常规双酚A型环氧树脂体系普遍存在交联密度高、脆性大的缺陷，尤其在冲击、疲劳或复杂服役条件下易发生脆性断裂，限制了其在高可靠场景中的应用。为此，学界和工业界发展了橡胶增韧、热塑性树脂共混及无机/有机纳米粒子填充等多种增韧策略。尽管这些方法在一定程度上提升了断裂韧性和冲击强度，但往往伴随着弹性模量、强度下降，玻璃化转变温度(T_g)与耐热性降低，体系黏度上升及加工窗口变窄等问题，难以实现“高强度‑高韧性‑高耐热‑易加工”的综合平衡。近年来，利用超支化聚合物独特的拓扑结构与可设计端基来增韧环氧树脂成为研究热点，其能在保持甚至提高T_g和刚度的同时改善韧性与加工流动性。然而，如何在分子结构、端基反应性、相分离行为和固化动力学之间实现精准调控仍面临挑战。因此，开发一种兼具良好溶解性、可参与共价交联、并能实现纳米尺度可控相分离的超支化增韧剂体系，对于在实际工程条件下协同优化环氧树脂的综合性能具有重要的科学意义与应用价值。

文章概述

       近期，深圳大学徐坚教授团队设计并合成了环氧基封端的超支化聚芳醚酮(O-HBP)增韧剂。在不改变商用DGEBA/MXDA体系基础配方的情况下，仅添加少量(4-6 wt%)即突破了高模量、高T_g环氧树脂难以兼顾高韧性与良好加工性的瓶颈，在维持甚至提升玻璃化转变温度与模量的同时，显著提高了固化物的拉伸、弯曲与冲击韧性。该增韧剂以含吡啶三元酚单体HPP与4,4′‑二氟二苯甲酮(DFK)缩聚制得羟基封端超支化聚芳醚酮(HBP-OH)，再经乙二醇二缩水甘油醚(EGDE)接枝引入环氧端基，获得分子量适中、溶解性良好的O-HBP(合成路线如图1)。其端基可与DGEBA/MXDA体系共同参与固化，形成化学交联网络。

图1 超支化聚芳醚酮(O-HBP)的合成路线

研究系统考察了O-HBP添加量对DGEBA/MXDA体系热性能与机械性能的影响。结果表明，该体系的玻璃化转变温度最高可达到102.9 ℃ (图2a-2b)。更重要的是，低添加量下O-HBP凭借其超支化拓扑和反应性环氧端基，在固化网络中构建了“海岛状”纳米相分离结构(图3)，通过孔穴变形、剪切屈服、裂纹偏转等多机制协同耗能，使环氧固化物的拉伸强度最高提升约10.3%，弯曲强度提升约63.1%，无缺口简支梁冲击强度提升约177.6%，断裂伸长率也显著提高(图2c-2e)。结合固化动力学、流变和微观形貌分析，该工作实现了从分子设计、固化过程到相结构演变的协同调控，使商用DGEBA/MXDA环氧体系在高效增韧、保持/提升耐热性和刚度、优化加工流动性三者之间达成良好统一。

图2 O-HBP/DGEBA-n 体系的DSC曲线 (a), DMA曲线 (b), 拉伸强度 (c), 弯曲强度 (d), 冲击强度(e)

图3 O-HBP/DGEBA-n 体系的AFM图

 本研究提出的基于环氧基封端超支化聚芳醚酮的可设计增韧策略，为其他高性能环氧树脂及热固性树脂体系的刚韧协同优化提供了重要借鉴。

本文为“庆祝蹇锡高院士80华诞”专辑特约稿件，发表在《高分子学报》2026年第1期，论文通信联系人为深圳大学徐坚教授与鲍锋助理教授。

引用本文

宋媛媛, 李茜妍, 李双儿, 鲍锋, 朱才镇, 徐坚. 环氧基封端超支化聚芳醚酮增韧双酚A环氧树脂. 高分子学报, 2026, 57(1), 168-179.Song, Y. Y.; Li, X. Y.; Li, S. E.; Bao, F.; Zhu, C. Z.; Xu, J. Epoxy-terminated hyperbranched poly(arylene ether ketone) toughened bisphenol A epoxy resin. Acta Polymerica Sinica (in Chinese), 2026, 57(1), 168-179.