聚合物混合物中的相结构受热力学相互作用的控制，以及通过设计这些相互作用来影响形态的能力，是一个引人入胜的研究领域[1]。该领域研究了相相互作用及其产生的形态如何调节聚合物复合材料和混合物的机械性能和热性能。这一研究吸引了来自基础科学（如化学和物理）到工程和工业设计等多个领域的研究人员的广泛关注[2]。
预计两种聚合物的物理结合可以有效协同应力传递机制，从而提高最终混合物的耐热性。这种协同作用可能导致复合材料整体性能的同步提升，包括热稳定性和机械性能[3]、[4]。
例如，Ratna等人在2021年的研究表明，以其良好的热稳定性而闻名的聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）在混合后显著提高了环氧树脂的热性能。值得注意的是，尽管环氧树脂和PMMA本身都是脆性材料，但这种混合物仍表现出相当的韧性[5]。相反，Lee等人的研究指出，尽管聚酰亚胺具有固有的耐热性，但其加入反而降低了环氧树脂的热稳定性，这可能是由于最终网络中的交联密度降低所致[6]。
这引发了一个有趣的问题：为什么像PMMA这样的耐热热塑性聚合物与环氧树脂的结合能够同时提高耐热性和机械性能（如韧性和强度），而聚酰亚胺与环氧树脂的混合却没有观察到类似的改进？这种差异的关键可能在于这两种混合物的不同微观结构和形态。
进一步分析发现，环氧/PMMA复合材料表现出宽的tanδ峰和平滑的峰顶，表明存在相分离和界面区域。这种相分离结构被认为是提高复合材料韧性的关键因素。因此，加入耐高温聚合物并同时诱导可控的相分离不仅可以改善环氧树脂的热性能，还可以减轻韧性降低和机械强度下降等不良影响。相比之下，环氧/聚酰胺混合物观察到的意外结果归因于添加聚酰胺后环氧树脂交联密度的降低[5]、[6]。
研究这些现象及其在热固性聚合物与环氧树脂混合物中的效应，可以更深入地了解聚合物混合物的结构和形态如何有助于提高耐热性，同时控制裂纹生长并增强聚合物复合材料的最终韧性[7]。
双马来酰亚胺（BMI）树脂作为热固性材料，其热稳定性介于环氧树脂和聚酰亚胺之间。这一特性使它们成为与环氧树脂混合以增强热稳定性的理想候选材料[8]。这些树脂含有亚胺环和苯环结构[9]，使其具有较高的交联能力、优异的热稳定性[10]以及超过250°C的玻璃化转变温度（Tg）[9]。然而，环氧/BMI混合物的主要缺点是两种树脂本身的脆性，这导致最终产品变得脆弱，限制了它们的应用范围[11]、[12]。因此，探索环氧/BMI混合物的增韧策略以克服这些机械限制并扩大其用途至关重要。
已经提出了多种机制来改善聚合物的脆性并提高韧性。这些机制包括空化、玻璃球体的脱粘、在颗粒处的裂纹捕获、强纤维的桥接以及在界面处的裂纹偏转[13]。通过在环氧基体中分散许多小的刚性域，可以增强环氧体系的韧性，因为这些分散的微域改变了断裂机制[14]。
虽然许多聚合物体系通过引入分散相有效地提高了韧性，但环氧/BMI混合物的表现却截然不同。这些体系的一个显著特点是它们的最终形态缺乏分散的微域，而是形成了完全均匀的结构[15]。因此，探索基于热力学参数的策略以在环氧基体中诱导相分离是必要的。
为了解决这个问题，通过控制热力学参数（如固化动力学、组成或反应性聚合物的拓扑结构）来调节混溶性，为诱导相分离提供了一条可行的途径[16]、[17]。一种经过验证的策略是在受控条件下对其中一个组分进行预固化，以引发局部相分离[18]。
在本研究中，我们将探讨在环氧/双马来酰亚胺混合物中控制局部相分离对提高环氧树脂热稳定性的影响，同时保持或提高韧性并降低复合材料的脆性。相分离将被严格控制，以确保每个组分保持其固有特性，同时促进对应相的增强。
虽然预固化是复合材料行业中的成熟技术，但它传统上用于控制预浸料的粘性和流动性。作为热力学工具来设计热固性-热固性混合物的相结构，其潜力尚未得到充分探索。特别是在环氧/BMI体系中，现有研究主要集中在实现完全混溶或简单混合上。据我们所知，尚未有研究使用受控的预固化制度来有意触发“局部相分离”并创建纳米异质网络。与依赖自发相分离的传统研究不同，我们的方法利用预固化作为一种主动手段，将形态“冻结”在半互穿网络（semi-IPN）状态，从而弥合了高热稳定性和增强断裂韧性之间的差距。
层间剪切强度（ILSS）测试将在室温和高温（接近环氧树脂的玻璃化转变温度，约80°C）下进行。这些结果以及DMTA分析将提供关于相分离如何影响耐热性和强度的见解。鉴于聚合物基体的脆性直接影响复合材料的剪切强度，在高温下进行ILSS测试可以研究树脂的热稳定性变化。这会导致复合材料在高温下的模量和强度变化，以及裂纹偏转机制和树脂断裂能量的增加。同时，将诱导可控的相分离，在环氧基体中形成刚性的BMI纳米颗粒。因此，本研究旨在探讨热固性聚合物混合物的形态在同时控制机械应力和热应力方面的作用。
