1.5　科学意义与应用前景

环氧树脂作为最重要的热固性树脂之一，因具有固化方便（固化剂种类多、固化温度范围大）、易于成型加工、黏结性能强、机械力学性能好、电性能及化学稳定性与尺寸稳定性出色且价格低廉等优点，被广泛应用于胶黏剂、涂料、机械和电子材料、塑料模具、复合材料以及结构材料等领域[2]。但环氧树脂固化体系较大的交联密度会导致体系韧性变差（抗冲击性能差），即脆性大，在很大程度上限制了它们在某些先进技术领域的应用，特别是要求高冲击断裂强度和韧性的先进材料领域[5～8]。

关于环氧树脂改性的报道很多，但主要有以下四种有效途径：①添加弹性液晶橡胶粒子，但柔软橡胶微粒的加入会牺牲固化体系弹性模量，并且降低耐热性能和玻璃化温度[10]；②添加热塑性树脂，利用热塑性树脂的延展性形变，吸收破坏能，从而起到桥接和锚钉裂纹作用，终止裂纹扩展。但热塑性树脂用量大、溶解性差，通常需要高沸点溶剂配合使用，在加工操作上存在较大困难[11]；③引入“柔性链段”增韧，主要手段有在环氧树脂或者固化剂主链中引入柔性链段，但这种方法同时也会大幅降低固化体系玻璃化温度、弹性模量和力学强度，使得环氧树脂固化体系不能用作结构材料基体；④添加纳米粒子，利用纳米粒子独特的量子尺寸效应和表面效应，提高环氧树脂固化体系引发微裂纹、吸收能量的能力。但纳米粒子在环氧树脂中较差的分散性直接影响到固化体系的性能，且导致环氧树脂的电性能变差[14]。针对以上环氧树脂改性途径的不足，开发出一种既能提高环氧树脂韧性，又不降低其机械力学强度、模量、玻璃化温度以及热稳定性的方法成为环氧树脂应用中亟待解决的问题之一。

近十年来，HBP因多功能性、低熔点、低黏度、独特的三维网络结构、大量的端基官能团以及与其他聚合物良好的相容性等成为高分子领域研究的热点之一[16]。现今，HBP被广泛用于环氧树脂改性研究，其优势在于：①HBP分子结构中含有的高密度端基官能团能够极大地提高HBP与其他聚合物的相容性[18]；②HBP网络结构中含有大量的自由空间，用作环氧树脂改性剂可以在树脂受冲击时吸收冲击能，提高树脂韧性[19]；③HBP独特的球形结构在固化反应时可以伸展，能够减少环氧树脂固化收缩，特别是固化后的收缩[20]。

CSP表现出优异的电、磁、光学、催化、热及机械力学性能，在工业、表面涂层、催化剂、光电转换、污染控制、药物传输和树脂增韧剂等领域有着广泛的应用[49]。因CSP易于制备且价格相对低廉，故CSP在环氧树脂增韧改性中越来越受到重视。以无机纳米粒子为核、表面接枝HBP为壳制备核壳纳米复合材料，用于环氧树脂改性，可以将无机纳米粒子的刚性和HBP活性端基密度高的优势结合起来，可望达到既不降低环氧树脂力学性能与热稳定性，又提高其韧性的目的[67]。

以超支化聚合物及其核壳粒子作环氧树脂固化体系的改性剂，不仅为环氧树脂改性提供了新颖的技术途径，还可以有效改进现有改性方法的不足，提高环氧树脂的应用范围，改善其机械、力学以及热稳定性等性能，具有重大的科学意义以及广阔的应用前景。