环氧树脂官能团反应

A. 环氧树脂的固化原理

原理：环氧树脂固化剂是与环氧树脂发生化学反应，形成网状立体聚合物，把复合材料骨材包络在网状体之中。 使线型树脂变成坚韧的体型固体的添加剂。

一般认为它通过四种途径的反应而成为热固性产物。

（1）环氧基之间开环连接；

（2）环氧基与带有活性氢官能团的硬化剂反应而交联；

（3）环氧基与硬化剂中芳香的或脂肪的羟基的反应而交联；

（4）环氧基或羟基与硬化剂所带基团发生反应而交联。

(1)环氧树脂官能团反应扩展阅读：

对环氧树脂胶黏剂的分类在行业中还有以下几种分法：

1、按其主要组成 分为纯环氧树脂胶黏剂和改性环氧树脂胶黏剂；

2、按其专业用途 分为机械用环氧树脂胶黏剂、建筑用环氧树脂胶黏剂、电子环氧树脂胶黏剂、修补用环氧树脂胶黏剂以及交通用胶、船舶用胶等；

3、按其施工条件 分为常温固化型胶、低温固化型胶和其他固化型胶；

4、按其包装形态 可分为单组分型胶、双组分胶和多组分型胶等；

还有其他的分法，如无溶剂型胶、有溶剂型胶及水基型胶等。但以组分分类应用较多。

其它类型

（1）缩水甘油酯类环氧树脂 缩水甘油酯类环氧树脂和二酚基丙烷环氧化树脂比较，它具有粘度低，使用工艺性好；反应活性高；粘合力比通用环氧树脂高，固化物力学性能好；电绝缘性好；耐气候性好，并且具有良好的耐超低温性。

在超低温条件下，仍具有比其它类型环氧树脂高的粘结强度。有较好的表面光泽度，透光性、耐气候性好。

（2）缩水甘油胺类环氧树脂 国内外已利用缩水甘油胺环氧树脂优越的粘接性和耐热性，来制造碳纤维增强的复合材料（CFRP）用于飞机二次结构材料。

（3）脂环族环氧树脂 这类环氧树脂是由脂环族烯烃的双键经环氧化而制得的，前者环氧基都直接连接在脂环上，而后者的环氧基都是以环氧丙基醚连接在苯核或脂肪烃上。脂环族环氧树脂的固化物具有以下特点：

①较高的压缩与拉伸强度；

②长期暴置在高温条件下仍能保持良好的力学性能；

③耐电弧性、耐紫外光老化性能及耐气候性较好。

（4）脂肪族环氧树脂

B. 硅烷偶联剂与水性环氧树脂反应现象

缩聚。硅烷偶联剂内含有的有机官能团是双键，它既能与水性环氧树脂反应，又可以和硅溶胶发生缩聚。硅烷偶联剂是由美国联合碳化物公司开发的一种化学剂，主要用于玻璃纤维增强塑料。

C. 环氧树脂的固化原理

环氧树脂硬化反应的原理，目前尚不完善，根据所用硬化剂的不同，一般认为它通过四种途径的反应而成为热固性产物。
（1）环氧基之间开环连接；
（2）环氧基与带有活性氢官能团的硬化剂反应而交联；
（3）环氧基与硬化剂中芳香的或脂肪的羟基的反应而交联；
（4）环氧基或羟基与硬化剂所带基团发生反应而交联。
不同种类的硬化剂，在硬化过程中其作用也不同。有的硬化剂在硬化过程中，不参加到本分子中去，仅起催化作用，如无机物。具有单反应基团的胺、醇、酚等，这种硬化剂，叫催化剂。多数硬化剂，在硬化过程中参与大分子之间的反应，构成硬化树脂的一部分，如含多反应基团的多元胺、多元醇、多元酸酐等化合物。
1、胺类硬化剂
胺类硬化剂—般使用比较普遍，其硬化速度快，而且黏度也低，使用方便，但产品耐热性不高，介电性能差，并且硬化剂本身的毒性较大，易升华。胺类硬化剂包括；脂肪族胺类、芳香族胺类和胺的衍生物等。胺本身可以看作是氮的烷基取代物，氨分子（NH3）中三个氢可逐步地被烷基取代，生成三种不同的胺。即：伯胺（RNH2）、仲胺（R2NH)）和叔胺（R3N）。
由于胺的种类不同，其硬化作用也不同：
（1）伯胺和仲胺的作用
含有活泼氢原子的伯胺及仲胺与环氧树脂中的环氧基作用。使环氧基开环生成羟基，生成的羟基再与环氧基起醚化反应，最后生成网状或体型聚合物。
（2）叔胺的作用与伯胺、仲胺不同，它只进行催化开环，环氧树脂的环氧基被叔胺开环变成阴离子，这个阴离子又能打开一个新的环氧基环，继续反应下去，最后生成网状或体型结构的大分子。

2、酸酐类硬化剂
酸酐是由羧酸（分子结构中含有羧基—COOH）与脱水剂一起加热时，两个羧基除去一个水分子而生成的化合物。
酸酐类硬化剂硬化反应速度较缓慢，硬化过程中放热少，使用寿命长，毒性较小，硬化后树脂的性能（如力学强度、耐磨性、耐热性及电性能等）均较好。但由于硬化后含有酯键，容易受碱的侵蚀并且有吸水性，另外除少数在室温下是液体外。绝大多数是易升华的固体，而且一般要加热固化。
酸酐和环氧树脂的硬化机理，至今尚未完全阐明，比较公认的说法如下：
酸酐先与环氧树脂中的羟基起反应而生成单酯，第二步由单酯中的羟基和环氧树脂的环氧基起开环反应而生成双酯，第三步再由其中的羟基对环氧基起开环作用，生成醚基，所以可得到既含醚键，又含有酯基的不溶不熔的体型结构。
除了上述反应之外，第一步生成的单酸中的羧基也可能与环氧树脂分子上的羟基起酯化反应，生成双酯。但这不是主要的反应。
3、树脂类硬化剂
含有硬化基团的一NH一，一CH2OH，一SH，一COOH，一OH等的线型合成树脂低聚物，也可作为环氧树脂的硬化剂。如低分子聚酰胺．酚醛树脂，苯胺甲醛树脂，三聚氰胺甲醛树脂，糠醛树脂，硫树脂，聚酯等。它们分别能对环氧树脂硬化物的耐热性，耐化学性，抗冲击性，介电性，耐水性起到改善作用。常用的是低分子聚酰胺和酚醛树脂。
（1）低分子聚酰胺不同于尼龙型的聚酰胺。它是亚油酸二聚体或是桐油酸二聚体与脂肪族多元胺，如乙二胺、二乙烯三胺反应生成的一种琥珀色粘稠状树脂。由于原材料的性质，反应组分的配比和反应条件不同，低分子聚酰胺的性质差别很大。它们的分子量在500~9000之间，有熔点很高，胺值很低的固态树脂，也有胺值为300的液态树脂。其中胺值是低分子聚酰胺活性的描述，胺值高的活性大，与环氧树脂反应速度快，但可使用期短，胺值低的活性小，与环氧树脂反应速度慢，但可使用期长，表1列举了几种低分子聚酰胺的牌号及性能。

D. 环氧树脂E51 用乙二胺进行固化，两者等官能团数进行反应，分别用Carothers法和统计法求凝胶点

注意：1个乙二胺中含有4个活泼氢，1个环氧树脂中含有2个环氧端基。
（1）Carothers法
平均官能度f=（1+1）/（1/4+1/2）=8/3，Pc=2/f=0.75
（2）Flory统计法
Pc=1/[r+rρ（f-2）]1/2
其中，基团数比r=1，支化单元分率ρ=1，支化单元官能度f=4
得Pc=0.577

E. 环氧树脂可以与碳碳双键反应吗如果可以,是如何反应的

环氧树脂当中的羟基和环氧基是不会与碳碳双键反应的.但是有些特殊的环氧树脂当中本身含有碳碳双键（如丙烯酸改性环氧树脂）,可以与其他含有碳碳双键的物质反应.

F. 环氧树脂的合成原理和固化原理

1、合成原理：

双酚A型环氧树脂是由双酚A和环氧氯丙烷在碱性催化剂(通常用NaOH)作用下缩聚而成。

2、固化原理：

在环氧树脂的结构中有羟基（〉CH—OH）、醚基（—O—）和极为活泼的环氧基存在，羟基和醚基有高度的极性，使环氧分子与相邻界面产生了较强的分子间作用力，而环氧基团则与介质表面（特别是金属表面）的游离键起反应，形成化学键。

因而，环氧树脂具有很高的黏合力，用途很广，商业上被称作“万能胶“。此外，环氧树脂还可做涂料、浇铸、浸渍及模具等用途。

但是，环氧树脂在未固化前是呈热塑性的线型结构，使用时必须加入固化剂，固化剂与环氧树脂的环氧基等反应，变成网状结构的大分子 ，成为不溶且不熔的热固性成品。环氧树脂在固化前相对分子质量都不高，只有通过固化才能形成体形高分子。

环氧树脂的固化要借助固化剂，固化剂的种类很多，主要有多元胺和多元酸，他们的分子中都含有活波氢原子，其中用得最多的是液态多元胺类，如二亚乙基三胺和三乙胺等。环氧树脂在室温下固化时，还常常需要加些促进剂（如多元硫醇），已达到快速固化的效果。

固化剂的选择与环氧树脂的固化温度有关，在通常温度下固化一般用多元胺和多元硫胺等，而在较高温度下固化一般选用酸酐和多元酸为固化剂。不同的固化剂，其交联反应也不同。

(6)环氧树脂官能团反应扩展阅读：

一、固化种类

常用环氧树脂固化剂有脂肪胺、脂环胺、芳香胺、聚酰胺、酸酐、树脂类、叔胺，另外在光引发剂的作用下紫外线或光也能使环氧树脂固化。常温或低温固化一般选用胺类固化剂，加温固化则常用酸酐、芳香类固化剂。

二、固化阶段

1、操作时间

操作时间（也是工作时间或使用期）是固化时间的一部份，混合之后，树脂/固化剂混合物仍然是液体和可以工作及适合应用。为了保证可靠的粘接，全部施工和定位工作应该在固化操作时间内做好。

2、进入固化

混合物开始进入固化相（也称作熟化阶段），这时它开始凝胶或“突变”。这时的环氧没有长时间的工作，可能也将失去粘性。在这个阶段不能对其进行任何干扰。它将变成硬橡胶似的软凝胶物，你用大拇指将能压得动它。

因为这时混合物只是局部固化，新使用的环氧树脂仍然能与它化学链接，因此该未处理的表面仍然可以进行粘接或反应。无论如何，接近固化的混合物这些能力在减小

3、最终固化

环氧混合物达到固化变成固体阶段，这时能砂磨及整型。这时你用大拇指已压不动它，在这时环氧树脂约有90%的最终反应强度，因此可以除去固定夹件，将它放在室温下维持若干天使它继续固化。

G. 柴油和环氧树脂会不会有什么反应

是不会有化学反应的。
因为柴油是很简单的碳氢化合物。它的结构中没有官能团。
并不容易和环氧树脂进行化学反应。

H. 多官能团环氧树脂 固化时爆聚怎么解决

多官能团环氧树脂固化时爆聚排除原材料纯度方面和配比方面的原因，则有可能是固化温度过高或者是固化时产生的反应热没能及时消除。可以通过降低固化温度或者是减少固化剂添加量来进行控制。

I. 环氧树脂改性方式以及有什么样的用途

环氧树脂具有很多优点，如机械强度高、粘结力强、收缩率低、稳定性好、加工性能优良等，被广泛使用于涂料、粘结剂、电气产品、土木建筑、夏合材料等领域。然而由于其性脆、不够强韧、抗冲击性差，成为影响其市场进一步扩大的难题，为比必须对其进行改性。
目前对环氧树脂采用的主要改性方法之一，就是聚氨酯改性环氧树脂，日前国内科研人员通过设计一系列方案，采用红外光谱对聚合物进行结构表征，研究聚氨酯预聚体对环氧树脂改性的过程中可能发生的反应种类及反应机理，对聚氨酯改性环氧树脂的应用研究具有重要的指导意义。
聚氨酯改性环氧树脂，就是在适当的条件下使得2者形成互穿网络结构，从而达到提高环氧树脂韧性，同时不降低其强度、耐热性的目的。
然而在聚氨酯改性环氧树脂时由于原料的多样性，且各种原料所含官能团在一定程度上可发生反应并且相互产生影响，使得聚氨酯改性环氧树脂体系的固化机理复杂化。
研究所用实验原料包括甲苯二异氰酸酯(TDl)、聚醚210、1，4-丁二醇、二月桂酸二丁基锡、l，2-环氧环已烷-4，5-二甲酸二缩水甘油酯(TDE-85)、甲基四氢邻苯二甲、酸酐(MeTHPA)、2，4，6-三(二甲胺基甲基)苯酚(DMP-30)等。端异氰酸酯基PU预聚体、IPN产物都在实验中制备。
性能检测则采用AVATAR360型红外分析仪(美国Nicolet公司)，对原料TDE—85、聚醚二元醇GM210以及PU预聚体、样品进行红外光谱分析，固体样品采用溴化钾压片法进行检测，液体样品直接测试或经过四氯化碳稀释后检测。
结果表明：首先促进剂DMP-30进攻酸酐生成羧酸盐阴离子；其次羧酸盐阴离子和环氧基反应生成氧阴离子；最后氧阴离子与另一个酸酐进行反应再生成羧酸盐阴离子；此羧酸盐阴离子再与环氧基发生开环聚合反应，这样一步一步地交替进行固化反应。这一课题通过制备聚氨酯改性环氧树脂体系，并经红外光谱分析，研究了异氰酸酯端基的聚氨酯预聚体、扩链剂、环氧树脂及其固化剂之间相互反应的规律。
结果表明聚氨酯、环氧树脂2者之间形成IPN结构过程中，环氧树脂与其固化剂之间发生固化反应；扩链剂1，4-丁二醇对PU预聚体进行扩链；同时TDE-85同PU预聚体之间还发生两相间的化学反应。更多内容请查看（51nianheji)网站。

J. 饱和环氧树脂和不饱和环氧树脂的区别

反应原理不同 环氧树脂是通过环氧官能团和活泼氢反应完成固化，做成制品或回表面涂刷；不饱和利答用双键，通过引发剂引发，反应原理为自由基聚合反应。
制品固化过程不同 根据其反应原理，环氧需要较长的反应过程，因此在操作工艺性上，没有不饱和的可操作性好；
制品性能 环氧制品性能大多优于不饱和，不饱和占据很大的大型制件市场，但环氧也在制件市场有一定的应用，主要在于其味道小，性能好
价格 环氧价格一般高于不饱和