环氧树脂固化剂概述环氧树脂本身为热塑性的线型结构，受热后固态树脂可以软化、熔融，变成粘稠态或液态;液态树脂受热黏度降低。

只有加入固化剂后，环氧树脂才能得到实用。

一个完整概念的环氧树脂组成物应该由四个方面的成分组成。

但在实际应用时，不一定四个方面的成分都要具备，但树脂成分中的固化剂必不可少，可见固化剂的重要。

环氧树脂所以能取得广泛应用，就是因为这些成分多变配合的结果。

尤其是固化剂，一旦环氧树脂确定之后，固化剂对环氧树脂组成物的工艺性和固化产物(产品)的最终性能起决定性作用。

固化剂定义及分类1、定义环氧树脂本身是热塑性的线型结构，不能直接拿来就应用，必须在向树脂中加入第二组分，在一定温度(或湿度)等条件下，与环氧树脂的环氧基进行加成聚合反应，或催化聚合反应，生成三维网络结构(体型网状结构)的固化物后才能使用。

这个充当第二组分的化合物称作固化剂，分为加成型固化剂和触媒型固化剂。

2、固化剂的分类固化剂按反应性和化学结构分类如下1、伯胺与环氧基的反应当用伯胺固化环氧树脂时，在第一阶段伯胺和环氧基反应生成仲胺;在第二阶段，生成的仲胺和环氧基反应生成叔胺，并且生成的羟基亦能和环氧基反应、具有加速反应进行的倾向。

胺的化学结构不同，它们与环氧基的反应速度也不相同，在初期反应速度比较快，环氧基消耗的比较多，到达一定的时间后，环氧基的消耗不像开始那么多。

环氧基的反应程度在3周的期间内非常低，聚酰胺只有40%，二亚乙基三胺也只不过65%，要进一步提高环氧基的反应程度，有必要在高温下进行固化反应。

当多胺固化环氧树脂时，醇或酚的存在会促进反应加快，但不能改变最后的反应程度。

醇、酚的羟基和环氧基的氧原子形成氢键而促进开环，醇羟基容易开成这种键，因此显示更大的从促进作用。

除了酚、醇之外，有机酸、硫酰胺等对反应也有促进作用。

但邻苯二甲酸、顺丁烯二酸没有促进作用，这是由于它们和胺反应和成了酰亚胺之故。

有些基团具有抑制作用。

如:,OR、,COOR、,SO3R、,CON2R、,SO2NR2、,CN、,NO2等。

2、叔胺与环氧基的反应叔胺是强碱性化合物。

叔胺固化环氧树脂按阴离子聚合反应进行。

阴离子聚合固化剂首先作用环氧基，使其开环，生成氧阴离子，氧阴离子攻击环氧基，开环加成，这种开环加成连锁反应进行下去固化环氧树脂。

3、咪唑化合物与环氧基反应咪唑化合物为五元杂环化合物。

结构式中含有两个氮原子，一个氮原子处于仲胺，另一个氮原子为叔胺。

首先仲胺基的活泼氢和环氧基反应生成加成物，该加成物再和别的环氧基反应生成在分子内兼具?和?离子的离子络合物，生成的离子络合物的?和环氧基反应，以连锁反应的方式开环聚合固化环氧树脂。

咪唑的阴离子聚合受加成物生成的制约，因此聚合速度比叔胺慢。

4、三氟化硼,胺络合物与环氧基的反应BF3是环氧树脂的阳离子型催化剂，由于反应剧烈，无法应用，以与路易斯碱(胺类、醚类等)形成络合物的形式使用。

BF3胺络合物是应用最早的潜伏型固化剂之一。

它的阳离子聚合反应历程引发环氧基开环聚合，在和环氧基反应时，环氧基拉引BF3胺络合物的氢原子生成氧翁阳离子;这种阳离子作为引发剂，以阳离子反应历程链锁式的进行开环均聚，固化环氧树脂。

5、巯基(,SH)与环氧基的反应聚硫醇化合物末端为硫醇基(,SH)，单独使用时活性很差，在室温上反应极其缓慢，几乎不能进行，可是在适当的促进剂存在下可以形成硫醇离子。

固化反应以数倍多元胺的速度进行，这个特点在低温固化时更能显示出来。

当有叔胺存在时，硫醇基首先和叔胺反应生成硫醇离子，该离子和环氧基反应。

另外，叔胺和环氧基反应生成环氧阴离子，该阴离子和巯基进行亲核反应。

6、酚羟基和环氧基的反应聚酚，例如线型酚醛树脂常用来和环氧基反应来固化环氧树脂，提高环氧树脂耐水性和耐热性，用于成型材料(特别是IC封装材料)。

酚羟基和环氧基反应，及由此反应生成的醇性羟基和环氧基反应，那个优先反应，因是否有碱性促进剂存在而异。

无促进剂存在时，酚作为触媒起作用，环氧基和醇性羟基的反应优先;如果有KOH及叔胺等碱性促进剂存在下，环氧基和酚差基的反应优先。

7、酸酐和环氧基的反应酸酐和双酚A型环氧树脂的反应，在无促进剂情况下，首先是树脂中的羟基或是酸酐中游离的羟基与环氧基反应。

生成的单酯或羟基继续与环氧基反应，最后生成立体的网状结构。

当有叔胺促进剂存在下，叔胺攻击酸酐，生成碳翁阴离子，生在的碳翁阴离子和环氧基反应生成烷氧阴离子，烷氧阴离子和酸酐反应再生成碳翁阴离子，反应依次进行下云，最后固化环氧树脂。

当在这个酸酐,叔胺固化体系中加入含活泼氢化合物，还可以促进反应进行，其机理为叔胺和活泼氢化合物通过氢键形成络合物，生成的络合物的酸酐反应生成新的络合物，新生络合物和环氧基反应。

当醇存在于环氧树脂酸酐体系里时，醇、酸酐、环氧基通过形成了分子络各体进行反应，最后固化环氧树脂。

不同酸酐在相同促进剂存在下，固化速度也不相同，因酸酐结构不同而异。

上述为端环氧基(例如双酚A型环氧树脂)与酸酐基的反应。

内环氧基(如脂环族环氧化合物)与酸酐的反应机理为:脂环族环氧树脂和酸酐不能直接反应，必须在含羟基化合物(例如醇的存在下，醇先和酸酐反应生成酸性酯，酸性酯的羧基活泼氢和环氧基反应，生成带羟基的酯环族二酯，该双酯的羟基再进一步和酸酐反应和与环氧基反应，交联固化环氧树脂。

固化剂和选择基准及用量计算1、固化剂的选择基准当应用环氧树脂时，在环氧树脂品种确定下来之后，首先碰到的是如何选择固化剂。

因为当环氧树脂选定之后固化剂起着关键的作用，操作工艺的保证和最终设计产品性能的实现，都有赖于固化剂的选择。

20世纪60年代日本的大石直四郎为选择固化剂提出如下30条基准:1) 价格与包装2) 取得难易3) 固化剂用量4) 固化剂化学组成5) 储存与运输的稳定性6) 产品特性及其稳定性7) 适应性8) 能否形成B阶段9) 与固化剂相关的使用特许10)环氧树脂的种类与配合11)固化条件12)固化剂的反应性13)使用寿命14)放热性15)与环氧树脂相容性16)性状、粘度和密度17)固态固化剂的熔点和溶解性18)挥发性19)pH值及腐蚀性20)收缩与热膨胀性21)毒性22)作业性23)机械性能24)热性能25)电性能26)耐药品性27)外观28)颜色及保色性29)耐候性30)其它性能，如:耐放射性、阻燃性等固化剂按固化温度和应用领域的分类亦可以作为对固化剂的粗线条的范围选择。

再进一步选择，可根据固化剂化学结构与其物理特性的关系以及与双酚A环氧树脂固化物性能的相关规律来确定。

[色相] (优) 脂环族脂肪族聚酰胺芳香胺 (劣)[粘度] (低) 脂环族脂肪族芳香族聚酰胺 (高)[适用期] (长) 芳香族聚酰胺脂环族脂肪族 (短)[固化性] (速) 脂肪族脂环放聚酰胺芳香族 (迟)[刺激性] (强) 脂肪族芳香族脂环族聚酰胺 (弱)多元胺固化剂化学结构与物理特性的关系[光泽] (优) 芳香族脂环族聚酰胺脂肪族 (劣)[柔软性] (软) 聚酰胺脂肪族脂环族芳香族 (刚)[耐热性] (高) 芳香族脂环族脂肪族聚酰胺 (低)[粘接性] (优) 聚酰胺脂环族脂肪族芳香族 (良)[耐酸性] (优) 芳香族脂环族脂肪族聚酰胺 (劣)[耐水性] (优) 聚酰胺脂环族脂肪族芳香族 (良)多元胺固化剂化学结构与双酚A环氧树脂固化物性能在酸酐类固化剂之中94%为液态，在满足固化产品性能的前提下仍以选择液体酸酐固化剂为佳。

有时单独使用一种固化剂不能满足工艺和固化产品性能的要求，可以将同类的固化剂进行复配，比如脂肪族胺和聚酰胺、聚酰胺和芳香胺、不同结构的酸酐之间的配比等。

2、固化剂用量计算固化剂和用量需要尽量准确，这不但影响到使用成本，亦影响到设计产品最终性能的实现。

有些固化剂厂家有产品使用说明书，给出使用量的范围供用户参考。

在没有依据参考的情况下可以通过实验求得最佳用量，能计算的也可以计算求得。

2.1胺类固化剂和用量计算w(100质量分数树脂所需胺固化剂质量分数)/ %2.2低分子量聚酰胺用量计算低分子量聚酰胺产品指标说明书常用“胺值”这一指标衡量氨基的多少。

陈声锐认为，这不能正确反映活泼氢胺值的下述公式求出理论用量。

ƒn—系数，ƒn ,(n+2)/(n+1)，n为多亚乙基多胺中,CH2CH2,的重复数减去1。

2.3酮亚胺固化剂用量计算该计算公式从形式上看与胺固化剂用量计算公式没有区别，但在这里“当量”系指酮亚胺和水完全反应时相当1mol氨基的固化剂(g)。

有时在厂家产品规格说明书上除了给出“当量”外，还会给出“有效胺含量”的相应数据。

“有效胺含量”系指酮亚胺和水完全反应时游离出来的反应性多胺(以体积或质量的分数表示)。

2.4曼尼希碱用量计算酚、醛和胺缩合反应制得的产物称为曼尼希碱。

经典的曼尼希碱是由苯酚、甲醛及乙二胺反应制得，应用亦较为普遍。

其用量可以按下式计算。

值得提出的是，计算求出的固化剂用量与安最大粘接决定的用量彼此很吻合。

q=(1.3~1.4)K式中K为环氧树脂中环氧基的质量分数。

%2.5酸酐固化剂用量计算当使用一种酸酐固化剂时按下式计算c为修正系数，场不同时采用不同的数值c,0.85，一般的酸酐0.6 , 使用含氯酸酐1.0，使用叔胺作固化剂0.8，使用叔胺和M(BF4)n盐时。

固化剂和改性方法1、胺固化剂的改性方法胺类固化剂在环氧树脂中应用得非常普遍。

除了未经改必的单一化合物外(例如:乙二胺、二乙烯三胺等脂肪胺;间苯二胺等芳香胺)，实际上在很多场合下使用变性的多胺固化剂。

这是因为我胺经过化学变性后改变了原来的一些特性，比如:可使用时间延长，固化变快或变慢，改善固化剂和树脂的相容性，将固态固化剂液体化，难与空气中的CO2反应，降低固化剂的挥发性的毒性，减少皮肤斑珍，减少固化剂对树脂的添加量以减少固化剂在称量时的误差;改善固化剂和环氧树脂配合后的使用工艺性;改善和提高环氧树脂固化后的力学、热、电等性能以满足使用要求。

胺类固化剂的改性方法如下:1.1多元胺与环氧树脂或单环氧化合物的加成物环氧树脂和过量的多元胺反应(例如:二亚乙基三胺等)环氧基全部被反应掉，得到含有残留氨基活泼氢的胺加成物。

由液态环氧树脂制成的加成物为液体，由固态环氧树脂制成的加成物为固态。

由于加成物的分子量大，减少了低挥发性和胺臭味，毒性降低，放热减少，对环氧树脂的配合量啬，不需要精确称量。

环氧树脂和胺反应生成羟基，加快固化反应，消除“发乌”倾向;然而固化剂粘度增大，适用期变短。

以环氧树脂和胺的加成物固化的树脂固化物性能近似的原料胺固化的树脂固化物的性能。

该类固化剂常用于常温固化涂料，用作溶剂型焦油,环氧涂料的固化剂。

多元胺与单环氧化合物[例如:环氧乙烷(Eo)环氧丙烷(Po)]的加成物。