环氧树脂是一类重要的高分子材料,凭借其诸多性能优势而获得广泛应用。如何克服环氧树脂的不足(如质脆),并赋予其更优异的热力学性能和/或新的功能,传统的环氧树脂改性方法遇到了挑战。本论文以两亲性微相分离聚合物为模板,通过其在环氧树脂中的微相分离行为,调控复合体系在纳米尺度上有序或无序微相结构的形成,优化环氧树脂的综合力学性能。具体开展如下多方面工作:(1)采用叔丁基锂对SEPS苯环进行锂化并原位增长PEG支链,合成两亲性支化聚合物SEPS-g-PEG;通过氯甲基化反应在SEBS的苯环上引入苄氯基团,偶合聚乙二醇支链(PEG)合成支化聚合物SEBS-g-PEG。采用GPC、FT-IR、~1H-NMR、DSC、SAXS以及AFM系统地研究了两类支化聚合物的结晶结构、微相分离结构随分子拓扑结构的变化规律。结果表明:在SEPS-g-PEG中随着PEG链段含量的增加,PS-g-PEG相在橡胶相中的微相尺寸逐渐增加,并且结晶度逐渐增加;SEBS-g-PEG中PEG分子量为350,较短的分子链不足以折叠形成结晶结构,因此,SEBS-g-PEG未形成明显的PEG晶区。(2)筛选固化剂并优化复合材料制备工艺,分别制备以SEPS-g-PEG或SEBS-g-PEG为纳米模板的环氧树脂复合材料,通过DSC、SAXS、AFM及SEM表征其微相形貌、尺寸及断面形貌,并测试综合力学性能。结果表明,SEPS-g-PEG中支化度较低,其局部牵引力难以形成良好的增容效果。而高支化SEBS-g-PEG产生的长程牵引作用,可有效改善氢键牵引力作用效果,此外,残余苄氯基团与固化剂反应可进一步提高主链相容性及稳定性。随着PEG含量的增加,SEBS-g-PEG与环氧树脂之间的相容性逐渐增加,因而冲击韧性逐渐提高,同时弯曲强度损失程度逐渐下降。当PEG含量达到42 wt%时与环氧树脂基质之间的相容性最佳,浸润程度最大,在基质中形成尺寸为20 nm蠕虫状结构,冲击韧性增加了111%,而弯曲强度下降小于3%,实现了复合材料的增韧保强。(3)依据SEBS-g-PEG分子拓扑结构与环氧树脂纳米复合材料微相结构之间的关联规律,探索纳米复合材料的形成及增韧机理。相容性链段PEG与基质间的氢键作用力牵引不容性链段EB在基质中以纳米微相存在,基质在外力作用下产生银纹并扩散至EB微相,而高韧性EB可有效阻止银纹的扩散,此外,微相与基质之间具有较强的结合力越强,剥离过程中消耗的能量越大,进而实现环氧树脂的增韧;同时,对交联网络的破坏作用随着减小,从而保证复合材料的整体强度。