強靭化剤」という用語は、接着フィルムをより柔軟にすることができる化学物質を表す。エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂接着剤など、いくつかの熱硬化性樹脂接着剤の硬化後の伸びや脆性は低い。接着部材に外部応力が加わると接着剤層にクラックが入りやすく、耐疲労性もないため、構造接着には不向きである。

耐力、硬度、脆性を向上させるためには、この3つを最小限に抑える必要があります。強靭化剤は、接着剤の他の本質的な品質に影響を与えることなく、靭性を向上させ、脆さを減少させる可能性のある化合物です。強靭化剤は多くの場合、樹脂と化学的に相互作用できる活性基を持っています。硬化後、両者は完全に相溶するわけではなく、より完全な強靭化効果を得るために相分離しなければならないこともあり、その場合、熱変形温度は変わらないか、わずかに低下します。耐衝撃性も大幅に改善されている。

また、樹脂に特定の低分子液体や可塑剤を添加することで脆さを低下させることもできるが、剛性、強度、熱変形温度が著しく低下するため、構造接着には適さない。可塑剤と 強化剤 だから、互いに大きく異なる。 

熱変形温度が低下している間、いくつかの線状高分子化合物は樹脂と混和することができ、樹脂の硬化反応に参加し、材料の破断伸度と衝撃強度を増加させることができる活性基を含む。フレキシバイザー、液状ポリサルファイドゴム、液状ニトリルゴムは、樹脂と正しくマッチングさせることで構造用接着剤に変化する可能性があるため、頻繁に利用されています。軟化と強靭化という考え方は別個のものであり、関連しているが、両者を明確に区別するのは難しい。強靭化と軟化は理論的には別物である。強靭化のプロセスは、材料を全体的に軟らかくするのではなく、強靭化剤を球状粒子に凝集させることによって、均質な硬化エポキシ樹脂系を多相系に変換します。

ヘニング剤によりエポキシ樹脂は球状粒子を形成する。樹脂の架橋ネットワークが分散相を形成すると、耐クラック性能が急速に変化し、破壊靭性が大幅に向上する一方、機械的特性や耐熱性の低下は最小限に抑えられる。 

強靭化のメカニズム

様々な種類の強靭化剤で異なる強靭化メカニズムが使用されている。液状ポリサルファイドゴムをエポキシ樹脂と反応させると、柔軟な鎖セグメントの一部が導入され、エポキシ樹脂の弾性率が低下し、靭性が向上するが、耐熱性が犠牲になる。液状ニトリルゴムをエポキシ樹脂の強靭化剤として使用すると、接着強度は向上する代わりに低下する。中温および高温硬化系でのみ、強靭化および接着効果が観察される。カルボキシル末端を有する液状ニトリルゴム強化エポキシ樹脂は、硬化前は相溶し、硬化後は分離することにより、耐熱性を損なうことなく衝撃エネルギーを吸収しうる「海島構造」を形成する。T-99多官能エポキシ硬化剤は、架橋構造に柔軟な鎖セグメントを導入する方法でエポキシ樹脂を硬化させ、本質的には相分離構造をもたらさず、耐熱性を低下させることなく強靭性を向上させる。

熱可塑性樹脂がエポキシ樹脂ネットワーク内を連続的に流れることによって生じる半貫通ネットワークポリマーが、硬化したエポキシ樹脂の靭性を高める。 

ナノ粒子の大きさは1～100nmで、かなりの比表面積を持ち、表面原子の不飽和度が非常に高いため、かなりの表面活性がある。エポキシ基は、マイクロクラックを起こしたりエネルギーを吸収したりするファンデルワールス力よりも、ナノ粒子界面にはるかに大きな影響を与える。ナノSiO2もナノクレイも、銀のクラックを始めたり止めたりする能力を持っている。ナノ粒子は同時に高い剛性を持っているので、クラックが広がると、たわんだり、たわんだりしてエネルギーを吸収し、強靭化という目的を達成する。さらに、樹脂とナノ粒子は相性がよく、衝撃エネルギーを拡散・吸収するマトリックス'の能力を強化し、靭性を高めます。