環氧樹脂官能團反應

A. 環氧樹脂的固化原理

原理：環氧樹脂固化劑是與環氧樹脂發生化學反應，形成網狀立體聚合物，把復合材料骨材包絡在網狀體之中。 使線型樹脂變成堅韌的體型固體的添加劑。

一般認為它通過四種途徑的反應而成為熱固性產物。

（1）環氧基之間開環連接；

（2）環氧基與帶有活性氫官能團的硬化劑反應而交聯；

（3）環氧基與硬化劑中芳香的或脂肪的羥基的反應而交聯；

（4）環氧基或羥基與硬化劑所帶基團發生反應而交聯。

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對環氧樹脂膠黏劑的分類在行業中還有以下幾種分法：

1、按其主要組成 分為純環氧樹脂膠黏劑和改性環氧樹脂膠黏劑；

2、按其專業用途 分為機械用環氧樹脂膠黏劑、建築用環氧樹脂膠黏劑、電子環氧樹脂膠黏劑、修補用環氧樹脂膠黏劑以及交通用膠、船舶用膠等；

3、按其施工條件 分為常溫固化型膠、低溫固化型膠和其他固化型膠；

4、按其包裝形態 可分為單組分型膠、雙組分膠和多組分型膠等；

還有其他的分法，如無溶劑型膠、有溶劑型膠及水基型膠等。但以組分分類應用較多。

其它類型

（1）縮水甘油酯類環氧樹脂 縮水甘油酯類環氧樹脂和二酚基丙烷環氧化樹脂比較，它具有粘度低，使用工藝性好；反應活性高；粘合力比通用環氧樹脂高，固化物力學性能好；電絕緣性好；耐氣候性好，並且具有良好的耐超低溫性。

在超低溫條件下，仍具有比其它類型環氧樹脂高的粘結強度。有較好的表面光澤度，透光性、耐氣候性好。

（2）縮水甘油胺類環氧樹脂 國內外已利用縮水甘油胺環氧樹脂優越的粘接性和耐熱性，來製造碳纖維增強的復合材料（CFRP）用於飛機二次結構材料。

（3）脂環族環氧樹脂 這類環氧樹脂是由脂環族烯烴的雙鍵經環氧化而製得的，前者環氧基都直接連接在脂環上，而後者的環氧基都是以環氧丙基醚連接在苯核或脂肪烴上。脂環族環氧樹脂的固化物具有以下特點：

①較高的壓縮與拉伸強度；

②長期暴置在高溫條件下仍能保持良好的力學性能；

③耐電弧性、耐紫外光老化性能及耐氣候性較好。

（4）脂肪族環氧樹脂

B. 硅烷偶聯劑與水性環氧樹脂反應現象

縮聚。硅烷偶聯劑內含有的有機官能團是雙鍵，它既能與水性環氧樹脂反應，又可以和硅溶膠發生縮聚。硅烷偶聯劑是由美國聯合碳化物公司開發的一種化學劑，主要用於玻璃纖維增強塑料。

C. 環氧樹脂的固化原理

環氧樹脂硬化反應的原理，目前尚不完善，根據所用硬化劑的不同，一般認為它通過四種途徑的反應而成為熱固性產物。
（1）環氧基之間開環連接；
（2）環氧基與帶有活性氫官能團的硬化劑反應而交聯；
（3）環氧基與硬化劑中芳香的或脂肪的羥基的反應而交聯；
（4）環氧基或羥基與硬化劑所帶基團發生反應而交聯。
不同種類的硬化劑，在硬化過程中其作用也不同。有的硬化劑在硬化過程中，不參加到本分子中去，僅起催化作用，如無機物。具有單反應基團的胺、醇、酚等，這種硬化劑，叫催化劑。多數硬化劑，在硬化過程中參與大分子之間的反應，構成硬化樹脂的一部分，如含多反應基團的多元胺、多元醇、多元酸酐等化合物。
1、胺類硬化劑
胺類硬化劑—般使用比較普遍，其硬化速度快，而且黏度也低，使用方便，但產品耐熱性不高，介電性能差，並且硬化劑本身的毒性較大，易升華。胺類硬化劑包括；脂肪族胺類、芳香族胺類和胺的衍生物等。胺本身可以看作是氮的烷基取代物，氨分子（NH3）中三個氫可逐步地被烷基取代，生成三種不同的胺。即：伯胺（RNH2）、仲胺（R2NH)）和叔胺（R3N）。
由於胺的種類不同，其硬化作用也不同：
（1）伯胺和仲胺的作用
含有活潑氫原子的伯胺及仲胺與環氧樹脂中的環氧基作用。使環氧基開環生成羥基，生成的羥基再與環氧基起醚化反應，最後生成網狀或體型聚合物。
（2）叔胺的作用與伯胺、仲胺不同，它只進行催化開環，環氧樹脂的環氧基被叔胺開環變成陰離子，這個陰離子又能打開一個新的環氧基環，繼續反應下去，最後生成網狀或體型結構的大分子。

2、酸酐類硬化劑
酸酐是由羧酸（分子結構中含有羧基—COOH）與脫水劑一起加熱時，兩個羧基除去一個水分子而生成的化合物。
酸酐類硬化劑硬化反應速度較緩慢，硬化過程中放熱少，使用壽命長，毒性較小，硬化後樹脂的性能（如力學強度、耐磨性、耐熱性及電性能等）均較好。但由於硬化後含有酯鍵，容易受鹼的侵蝕並且有吸水性，另外除少數在室溫下是液體外。絕大多數是易升華的固體，而且一般要加熱固化。
酸酐和環氧樹脂的硬化機理，至今尚未完全闡明，比較公認的說法如下：
酸酐先與環氧樹脂中的羥基起反應而生成單酯，第二步由單酯中的羥基和環氧樹脂的環氧基起開環反應而生成雙酯，第三步再由其中的羥基對環氧基起開環作用，生成醚基，所以可得到既含醚鍵，又含有酯基的不溶不熔的體型結構。
除了上述反應之外，第一步生成的單酸中的羧基也可能與環氧樹脂分子上的羥基起酯化反應，生成雙酯。但這不是主要的反應。
3、樹脂類硬化劑
含有硬化基團的一NH一，一CH2OH，一SH，一COOH，一OH等的線型合成樹脂低聚物，也可作為環氧樹脂的硬化劑。如低分子聚醯胺．酚醛樹脂，苯胺甲醛樹脂，三聚氰胺甲醛樹脂，糠醛樹脂，硫樹脂，聚酯等。它們分別能對環氧樹脂硬化物的耐熱性，耐化學性，抗沖擊性，介電性，耐水性起到改善作用。常用的是低分子聚醯胺和酚醛樹脂。
（1）低分子聚醯胺不同於尼龍型的聚醯胺。它是亞油酸二聚體或是桐油酸二聚體與脂肪族多元胺，如乙二胺、二乙烯三胺反應生成的一種琥珀色粘稠狀樹脂。由於原材料的性質，反應組分的配比和反應條件不同，低分子聚醯胺的性質差別很大。它們的分子量在500~9000之間，有熔點很高，胺值很低的固態樹脂，也有胺值為300的液態樹脂。其中胺值是低分子聚醯胺活性的描述，胺值高的活性大，與環氧樹脂反應速度快，但可使用期短，胺值低的活性小，與環氧樹脂反應速度慢，但可使用期長，表1列舉了幾種低分子聚醯胺的牌號及性能。

D. 環氧樹脂E51 用乙二胺進行固化，兩者等官能團數進行反應，分別用Carothers法和統計法求凝膠點

注意：1個乙二胺中含有4個活潑氫，1個環氧樹脂中含有2個環氧端基。
（1）Carothers法
平均官能度f=（1+1）/（1/4+1/2）=8/3，Pc=2/f=0.75
（2）Flory統計法
Pc=1/[r+rρ（f-2）]1/2
其中，基團數比r=1，支化單元分率ρ=1，支化單元官能度f=4
得Pc=0.577

E. 環氧樹脂可以與碳碳雙鍵反應嗎如果可以,是如何反應的

環氧樹脂當中的羥基和環氧基是不會與碳碳雙鍵反應的.但是有些特殊的環氧樹脂當中本身含有碳碳雙鍵（如丙烯酸改性環氧樹脂）,可以與其他含有碳碳雙鍵的物質反應.

F. 環氧樹脂的合成原理和固化原理

1、合成原理：

雙酚A型環氧樹脂是由雙酚A和環氧氯丙烷在鹼性催化劑(通常用NaOH)作用下縮聚而成。

2、固化原理：

在環氧樹脂的結構中有羥基（〉CH—OH）、醚基（—O—）和極為活潑的環氧基存在，羥基和醚基有高度的極性，使環氧分子與相鄰界面產生了較強的分子間作用力，而環氧基團則與介質表面（特別是金屬表面）的游離鍵起反應，形成化學鍵。

因而，環氧樹脂具有很高的黏合力，用途很廣，商業上被稱作「萬能膠「。此外，環氧樹脂還可做塗料、澆鑄、浸漬及模具等用途。

但是，環氧樹脂在未固化前是呈熱塑性的線型結構，使用時必須加入固化劑，固化劑與環氧樹脂的環氧基等反應，變成網狀結構的大分子 ，成為不溶且不熔的熱固性成品。環氧樹脂在固化前相對分子質量都不高，只有通過固化才能形成體形高分子。

環氧樹脂的固化要藉助固化劑，固化劑的種類很多，主要有多元胺和多元酸，他們的分子中都含有活波氫原子，其中用得最多的是液態多元胺類，如二亞乙基三胺和三乙胺等。環氧樹脂在室溫下固化時，還常常需要加些促進劑（如多元硫醇），已達到快速固化的效果。

固化劑的選擇與環氧樹脂的固化溫度有關，在通常溫度下固化一般用多元胺和多元硫胺等，而在較高溫度下固化一般選用酸酐和多元酸為固化劑。不同的固化劑，其交聯反應也不同。

(6)環氧樹脂官能團反應擴展閱讀：

一、固化種類

常用環氧樹脂固化劑有脂肪胺、脂環胺、芳香胺、聚醯胺、酸酐、樹脂類、叔胺，另外在光引發劑的作用下紫外線或光也能使環氧樹脂固化。常溫或低溫固化一般選用胺類固化劑，加溫固化則常用酸酐、芳香類固化劑。

二、固化階段

1、操作時間

操作時間（也是工作時間或使用期）是固化時間的一部份，混合之後，樹脂/固化劑混合物仍然是液體和可以工作及適合應用。為了保證可靠的粘接，全部施工和定位工作應該在固化操作時間內做好。

2、進入固化

混合物開始進入固化相（也稱作熟化階段），這時它開始凝膠或「突變」。這時的環氧沒有長時間的工作，可能也將失去粘性。在這個階段不能對其進行任何干擾。它將變成硬橡膠似的軟凝膠物，你用大拇指將能壓得動它。

因為這時混合物只是局部固化，新使用的環氧樹脂仍然能與它化學鏈接，因此該未處理的表面仍然可以進行粘接或反應。無論如何，接近固化的混合物這些能力在減小

3、最終固化

環氧混合物達到固化變成固體階段，這時能砂磨及整型。這時你用大拇指已壓不動它，在這時環氧樹脂約有90%的最終反應強度，因此可以除去固定夾件，將它放在室溫下維持若干天使它繼續固化。

G. 柴油和環氧樹脂會不會有什麼反應

是不會有化學反應的。
因為柴油是很簡單的碳氫化合物。它的結構中沒有官能團。
並不容易和環氧樹脂進行化學反應。

H. 多官能團環氧樹脂 固化時爆聚怎麼解決

多官能團環氧樹脂固化時爆聚排除原材料純度方面和配比方面的原因，則有可能是固化溫度過高或者是固化時產生的反應熱沒能及時消除。可以通過降低固化溫度或者是減少固化劑添加量來進行控制。

I. 環氧樹脂改性方式以及有什麼樣的用途

環氧樹脂具有很多優點，如機械強度高、粘結力強、收縮率低、穩定性好、加工性能優良等，被廣泛使用於塗料、粘結劑、電氣產品、土木建築、夏合材料等領域。然而由於其性脆、不夠強韌、抗沖擊性差，成為影響其市場進一步擴大的難題，為比必須對其進行改性。
目前對環氧樹脂採用的主要改性方法之一，就是聚氨酯改性環氧樹脂，日前國內科研人員通過設計一系列方案，採用紅外光譜對聚合物進行結構表徵，研究聚氨酯預聚體對環氧樹脂改性的過程中可能發生的反應種類及反應機理，對聚氨酯改性環氧樹脂的應用研究具有重要的指導意義。
聚氨酯改性環氧樹脂，就是在適當的條件下使得2者形成互穿網路結構，從而達到提高環氧樹脂韌性，同時不降低其強度、耐熱性的目的。
然而在聚氨酯改性環氧樹脂時由於原料的多樣性，且各種原料所含官能團在一定程度上可發生反應並且相互產生影響，使得聚氨酯改性環氧樹脂體系的固化機理復雜化。
研究所用實驗原料包括甲苯二異氰酸酯(TDl)、聚醚210、1，4-丁二醇、二月桂酸二丁基錫、l，2-環氧環已烷-4，5-二甲酸二縮水甘油酯(TDE-85)、甲基四氫鄰苯二甲、酸酐(MeTHPA)、2，4，6-三(二甲胺基甲基)苯酚(DMP-30)等。端異氰酸酯基PU預聚體、IPN產物都在實驗中制備。
性能檢測則採用AVATAR360型紅外分析儀(美國Nicolet公司)，對原料TDE—85、聚醚二元醇GM210以及PU預聚體、樣品進行紅外光譜分析，固體樣品採用溴化鉀壓片法進行檢測，液體樣品直接測試或經過四氯化碳稀釋後檢測。
結果表明：首先促進劑DMP-30進攻酸酐生成羧酸鹽陰離子；其次羧酸鹽陰離子和環氧基反應生成氧陰離子；最後氧陰離子與另一個酸酐進行反應再生成羧酸鹽陰離子；此羧酸鹽陰離子再與環氧基發生開環聚合反應，這樣一步一步地交替進行固化反應。這一課題通過制備聚氨酯改性環氧樹脂體系，並經紅外光譜分析，研究了異氰酸酯端基的聚氨酯預聚體、擴鏈劑、環氧樹脂及其固化劑之間相互反應的規律。
結果表明聚氨酯、環氧樹脂2者之間形成IPN結構過程中，環氧樹脂與其固化劑之間發生固化反應；擴鏈劑1，4-丁二醇對PU預聚體進行擴鏈；同時TDE-85同PU預聚體之間還發生兩相間的化學反應。更多內容請查看（51nianheji)網站。

J. 飽和環氧樹脂和不飽和環氧樹脂的區別

反應原理不同 環氧樹脂是通過環氧官能團和活潑氫反應完成固化，做成製品或回表面塗刷；不飽和利答用雙鍵，通過引發劑引發，反應原理為自由基聚合反應。
製品固化過程不同 根據其反應原理，環氧需要較長的反應過程，因此在操作工藝性上，沒有不飽和的可操作性好；
製品性能 環氧製品性能大多優於不飽和，不飽和占據很大的大型製件市場，但環氧也在製件市場有一定的應用，主要在於其味道小，性能好
價格 環氧價格一般高於不飽和