在環氧樹脂配方設計中，人們采用由雙酚A環氧樹脂與常規固化劑（胺類、酸酐類）構成的配方體系，在許多使用場合往往會碰到脆性過高、易于開裂問題。如澆注制品因脆性過大、延伸率低，導致產品開裂報廢：作為涂料膠粘劑使用時，因剛性大、延伸率低，導致接合面剝強度低，直接影響其使用效果。解決上述問題行之有效的手段是使環氧樹脂柔性化或是使整個方體系柔性化。通過降低交聯密度，在固化產物的分子結構中引入柔性鏈段，或簡單地添加惰性小分子物質使固化物剛性下降，通過降低固化物玻璃化溫度、增加延伸率來實現配方體系柔化。雖然這種辦法對固化物耐熱性與模量有所降低，但在許多場合，這方面的要求并不高，因此，配方體系柔性化是解決脆性開裂問題的有效方法。
實現環氧樹脂體系柔性化的方法主要有物理添加法與化學改性法，或二者的結合。物理添加法主要是加入增韌劑或增塑劑，化學改性既可對固化劑也可對環氧樹脂進行改性，而以后者效果較好。
1．添加增韌劑或增塑劑
添加增韌劑或增塑劑的優點是價格低，在以前的許多涂料、膠粘劑、澆注料配方中都有采用。采用最多的增塑劑是鄰苯二甲酸酯類。這類增塑劑雖然可增加韌性，但因為它們本身不參與固化反應，因而易于析幽與遷移，可被溶劑溶出；其小分子的存在，將給制品的電性能與耐化學性能帶來影響。此外，由于增塑劑未參與大分子網絡的形成，因而對固化物抗沖強度提不明顯，而對熱變形溫度有較大下降。
另一類分子中帶羥基與醚鍵的長脂肪鏈增韌劑，由于其分子量較大，因此可起到較好的增柔作用。其端羥基可參與固化反應，也可稱之為活性增韌劑。但這種活性增韌劑的羥基與環氧基的反應活性遠比胺類固化劑低，因而在胺類固化劑體系中很難起到活性增韌作用，而基本是物理混合。在酸酐體系中高溫固化條件下，這種活性增韌劑既可與環氧基反應也可與酸酐反應，因此，應注意固化劑的合適用量才可起到最好效果。
2．采用柔韌性固化劑
柔韌性酸酐主要有長脂肪鏈酸酐，如聚癸二酸酐、壬二酸酐、順丁二烯酸酐、十二烯基琥珀酸酐及其改性物，如桐油酸酐。這類柔性酸酐的固化物具有良好的耐冷熱沖擊性，但固化物熱變形溫度較低，固化反應速度也較一般酸酐固化劑慢，這類固化劑既可單獨使用也可與其他酸酐混合使用。常用柔性酸酐性狀與固化物性能如表一。
3．彈性體增韌環氧樹脂
利用彈性體增韌環氧樹脂的工作早在上世紀6 0年代就已進行，其增韌原理可用經典的海島結構理論解釋。根據彈性體海島結構在樹脂分散相的形成先后不同，可分為添加法與原位生成法。所采用的彈性體主要有丁腈橡膠，近年來，除丁腈橡膠外，聚氨酯、有機硅、聚丙烯酸酯等彈性體都有采用。
研究較早、最引人注目的是端羧基丁腈橡膠(CTBN)增韌環氧樹脂，所采用的聚合物中丙烯腈含量從0. 26%，溶解度參數8.4.9.4，數均分子量3400-4000，平均官能度1.8.2.3。制備丁腈橡膠增韌環氧樹脂的方法有添加法與預反應法。添加法中，CTBN用作環氧樹脂的酸固化劑。研究發現，橡膠中丁二烯與丙烯腈的比列、固化條件、固化劑種類對橡膠相的分離都有影響，達到好的增韌效果，既要求在未固化前橡膠與環氧樹脂良好混溶，又要求在固化后能析出橡膠相，產生微觀相分離。因此，原材料與制備條件的微細交化，都將影響到海島結構橡膠增韌環氧樹脂的制備穩定性。效果較好的是預反應法，即先將丁腈橡膠在催化劑作用下與環氧樹脂加成反應，然后以更多的環氧樹脂稀釋以獲得所需濃度、儲存穩定的改性環氧樹脂。通常，這種預聚物中環氧樹脂與CTBN摩爾比為8-10，CTBN先與催化劑（三苯基磷及季磷鹽與位阻胺）反應形成羧酸鹽，然后快速與環氧樹脂反應，形成橡膠含量約5 5%的預聚體，然后以同種或不同種環氧樹脂稀釋至所需橡膠含量，最終產物的性質可通過變化橡膠相與環氧樹脂而改變。CTBN的選擇取決于相容性與官能度，CTBN與雙酚A環氧樹脂相容性隨丙烯腈含量增加而增加，不同含量CTBN對增韌結果的影響如表3，最好增韌作用CTBN含量在12- 18%。除了端基丁腈橡膠外，端羥基、端胺基、端乙烯基丁腈橡膠增韌，近年也有報道。這些增韌環氧樹脂除用于結構膠粘劑外，在環氧樹脂涂料、密封膠、復合材料等方面也得到了應用。
表3．不同水平CTBN對增韌結果的影響
有機硅彈性體增韌改性環氧樹脂的最大困難是二者相容性差。硅烷溶解度參數7.4.7.8而環氧樹脂為10.9，相差很大，難以互溶，固化前就易分離。解決相容性是增韌的關鍵。采取的辦法是利用增容劑增進體系的相容性，通過與硅氧烷接枝引入與環氧樹脂相容性好的鏈段，如采用硅氧烷與甲基丙烯酸甲酯的接枝共聚物作為相容劑，降低硅氧烷分散相與環氧樹脂基體間的界面張力，使體系的穩定性提高。此外，以羥基封端的聚硅氧烷低聚物作為改性劑，以甲苯二異氰酸酯作擴鏈劑合成具有IPN結構的有機硅．環氧樹脂復合體系，可使有機硅彈性體與環氧樹脂完全相容，使體系的斷裂韌性顯著提高。
近年來以具有核．殼結構的聚丙烯酸酯彈性體作為增韌劑來降低環氧樹脂體系的肉應力的研究十分活躍。核．殼粒子的加入可使體系的抗沖強度明顯提高，通過改變粒子的大小與核．殼組成可達到不同增韌效果。據稱，在丙烯酸酯共聚物中引入環氧基（如與GMA共聚），由于環氧基團的存在，固化時通過交聯將丙烯酸酯共聚物嵌入到環氧樹脂網絡中可使體系的拉伸強度提高；通過控制共聚物中環氧基含量可獲得不同長度的柔性鏈，形成緊密疏松相間的兩相網絡結構。
彈性體改性環氧樹脂目前國內尚無商品化生產，國外已有系列化產品，主要生產商有日本ACR、東都化成、韓國國都化學、臺灣南亞等。以韓國國都化學產品較具代表性，主要牌號與性能如表4。
4．合成柔韌性環氧樹脂
彈性體改性環氧樹脂雖有較強的增韌作用，特別是對固化體系的耐熱性影響較小，但這類改性環氧樹脂普遍存在粘度高，工藝性差、成本高等缺陷，在一些需要高延伸率而對耐熱性要求并不很高的應用場合仍不能滿足其要求，而合成柔韌性環氧樹脂在很大程度上彌補了上述不足。
合成柔韌性環氧樹脂主要品種有縮水甘油醚與縮水甘油酯類環氧樹脂。
4.1縮水甘油酯型柔韌性環氧樹脂
縮水甘油酯型柔韌性環氧樹脂主要品種有二聚酸的縮水甘油酯以及二聚酸與環氧樹脂的部分加成物。
二聚酸的縮水甘油酯的合成方法與經典的縮水甘油酯型環氧樹脂合成方法基本相同。通常是由二聚酸與環氧氯丙烷在催化劑作用下反應形成氯醇物，然后在堿作用下脫氯化氫形成縮水甘油酯。合成的主要難點在于體系堿量與水量的控制，堿量過少，脫氯化氫不完全，堿量過多極易導致縮水甘油酯鍵的堿性水解。二聚酸縮水甘油酯及其改性環氧樹脂的固化物具有較好彈性，又稱為可撓性環氧樹脂。在日本東都化成、韓國國都、臺灣南亞等公司都有此類產品，主要指標如表5。
加德納．霍德粘度，4 0%乙二醇丁醚溶液
1175℃熔融粘度
240℃粘度
近年，道化公司推出了牌號為X292465. 00與X202466. 00的兩種新型柔性環氧樹脂。中，X292465. 00是環氧端基的脂肪族二醇結構的柔性鏈環氧樹脂；X202466. 00是芳香族環氧封端的脂肪族二醇結構的環氧樹脂以及與脂肪族縮水甘油醚活性稀釋劑、芳香族環氧樹脂的復配物。此外，還有一種新型柔性環氧樹脂牌號為DER755，結構為環氧氯丙烷、雙酚A、聚丙二的反應產物。主要物性指標如表7。
2 3 mi I厚膜用B．K型干燥試驗機測試
3 0. 125i nch厚無填料澆鑄體按ASTMD624法測定，樣品固化，6 0℃1 5小時．
4 無填料澆注體ASTMD638
為了縮小在特種環氧樹脂品種方面與國外的差距，滿足國內市場對柔韌性環氧樹脂的需，常熟佳發化學有限責任公司經過幾年努力，己成功開發出系列縮水甘油醚型柔韌性環氧樹脂，并在電子電氣、涂料、膠粘劑等方面得到了廣泛應用，主要品種如表9
5．柔韌性環氧樹脂的應用
柔韌性環氧樹脂的出現，將改變人們長期以來認為環氧樹脂是脆性材料的概念，開發出環氧樹脂許多新的用途，如在某些領域替代聚氨酯、硅橡膠等，可增加其粘接性與耐化學腐蝕性能。
柔韌性環氧樹脂應用于傳統的環氧樹脂應用領域，可使產品性能大大提高。在電工絕緣方面，柔韌性環氧樹脂用于電工絕緣澆注料，有助于解決長期困擾變壓器、互感器、電抗器、開關等電氣產品制造過程中的開裂與局放問題，提高產品的合格率。在電子產品灌封、包封料、膠粘劑中，柔韌性環氧樹脂可提高環氧樹脂與殼體、導線、元件間的粘接力，消除因機械、溫度應力變化引起的開裂、絕緣性能下降現象，提高產品長期運行的可靠性。涂料領域采用柔韌性環氧樹脂，可提高涂膜的附著力，增加抗沖強度。在以往的環氧樹脂涂料配方設計中，為了增加涂膜的韌性，不得不使用高分子量環氧樹脂，但這種環氧樹脂粘度高，加工工藝性差，作成涂料必須加入大量溶劑，不僅使成本增加而且造成環境污染。如采用脂肪族水甘油醚型柔韌性環氧樹脂，不僅可提高韌性，而且其本身粘度低，可與低分子量雙酚A環氧樹脂一起使用，作成無溶劑環氧涂料。在建筑領域，如粘貼瓷磚，建筑物裂縫修補，屋面防漏，彈性她坪材料等方面，柔韌性環氧樹脂更能發揮其獨特作用。
隨著柔韌性環氧樹脂被人們進一步認識，新的產品將不斷涌現，應用技術也將日趨成熟，柔韌性環氧樹脂的應用領域也將進一步擴大，這類新型環氧樹脂將會在環氧樹脂配方設計中發揮更大作用。
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