氧固化劑

環(huán)氧固化劑是與環(huán)氧樹脂發(fā)生化學反應(yīng)，形成網(wǎng)狀立體聚合物，把復(fù)合材料骨材包絡(luò)在網(wǎng)狀體之中。促成固化反應(yīng)的物質(zhì)。環(huán)氧固化劑按化學結(jié)構(gòu)分為堿性環(huán)氧固化劑和酸性環(huán)氧固化劑，按固化機理分為加成型環(huán)氧固化劑和催化型環(huán)氧固化劑。

典型環(huán)氧樹脂固化劑固化機理

(一)．胺類固化機理

1.一級胺固化機理

若按氮原子上取代基（R）數(shù)目可分為一級胺、二級胺和三級胺；若按N數(shù)目可分為單胺、雙胺和多胺；按結(jié)構(gòu)可分為脂肪胺、脂環(huán)胺和芳香胺。

一級胺對環(huán)氧樹脂固化作用按親核加成機理進行，每一個活潑氫可以打開一個環(huán)氧基團，使之交聯(lián)固化。芳香胺與脂環(huán)胺的固化機理與一級胺相似（伯胺、仲胺和叔胺）　①  與環(huán)氧基反應(yīng)生成二級胺②  與另一環(huán)氧基反應(yīng)生成三級胺　③  生成的羥基與環(huán)氧樹脂反應(yīng)

2.固化促進機理：在固化體系中加入含給質(zhì)子基團的化合物如苯酚，就會促進胺類固化，這可能是一個雙分子反應(yīng)機理，即給質(zhì)子體羥基上的固發(fā)氫首先與環(huán)氧基上的氧形成氫鍵，是環(huán)氧基進一步極化，有利于胺類的N對環(huán)氧基的親核進攻，同時完成氫原子的加成。

(二).有機酸酐固化劑特點和反應(yīng)機理

酸酐類固化劑優(yōu)點：1.揮發(fā)性小，毒性低，對皮膚的刺激性小；2.對環(huán)氧樹脂的配合量大，與環(huán)氧樹脂混熔后粘度低，可以加入較多的填料以改性，有利于降低成本；3.使用期長，操作方便。缺點:：1.由于固化反應(yīng)較慢，收縮率較小；2.所需的固化溫度相對比較高，3.不易改性；4.貯存時易吸濕生成游離酸造成不良影響(固化速度慢、固化物性能下降)；5.固化產(chǎn)物的耐堿、耐溶劑性能相對要差一些。

這一類固化反應(yīng)以有無促進劑的存在分成兩種形式

(I)、在無促進劑存在時，首先環(huán)氧樹脂中的羥基與酸酐反應(yīng)，打開酸酐，然后進行加成聚合反應(yīng)，其順序如下：(1)羥基對酸酐反應(yīng)，生成酯鍵和羧酸；(2)羧酸對環(huán)氧基加成，生成羥基；(3)生成的羥基與其他酐基繼續(xù)反應(yīng)。這個反應(yīng)過程反復(fù)進行，生成體型聚合物。另外，在此種體系中，由于處于酸性狀態(tài)，與上述反應(yīng)平行進行的反應(yīng)是別的環(huán)氧基與羥基的反應(yīng)，生成醚鍵。從上述機理中可以看出，固化物中含有醚鍵和酯鍵兩種結(jié)構(gòu)，而且反應(yīng)速度受環(huán)氧基濃度、羥基濃度的支配。

(II)、在促進劑存在的條件下，酸酐固化反應(yīng)用路易斯堿促進。促進劑(一般采用叔胺)對酸酐的進攻引發(fā)反應(yīng)開始，其主要反應(yīng)有：(1)促進劑進攻酸酐，生成羧酸鹽陰離子；(2)羧酸鹽陰離子和環(huán)氧基反應(yīng)，生成氧陰離子；(3)氧陰離子與別的酸酐進行反應(yīng)，再次生成羧酸鹽陰離子。這樣，酸酐與環(huán)氧基交互反應(yīng)，逐步進行加成聚合。在促進劑路易斯堿存在的條件下，生成的鍵全是酯鍵，未發(fā)現(xiàn)如同無促進劑存在時所生成的醚鍵。在促進劑存在時，環(huán)氧樹脂的固化速度也受體系內(nèi)羥基濃度的支配。因此，添加促進劑對液態(tài)環(huán)氧樹脂非常有效，120～150℃即能完成固化反應(yīng)。但對于固態(tài)環(huán)氧樹脂，則要充分注意適用期非常短的問題。在促進劑不存在時，從理論上講，應(yīng)當一個環(huán)氧基對一個酸酐，而實際上僅用化學理論量的80%～90%就足夠了。在促進劑存在時，酸酐用量為化學理論量。

(三).咪唑類固化劑的反應(yīng)機理

咪唑類固化劑分子結(jié)構(gòu)中存在著1位仲胺氮原子和3位叔胺氮原子，它對環(huán)氧樹脂進行固化反應(yīng)時，一般認為是咪唑環(huán)上3位氮原子首先使環(huán)氧樹脂中的環(huán)氧基開環(huán)，當1位氮原子上存在氫原子時，發(fā)生氫質(zhì)子轉(zhuǎn)移，然后1位氮原子再與環(huán)氧樹脂反應(yīng)，形成1:2加成產(chǎn)物 而當1位氮原子上存在取代基時，1位氮原子不與環(huán)氧脂反應(yīng)，僅3位氮原子使環(huán)氧樹脂中的環(huán)氧基開環(huán)形成1:1加成產(chǎn)物。在上述2種情況下，最后環(huán)氧基開環(huán)產(chǎn)生的氧負離子繼續(xù)催化環(huán)氧樹脂開環(huán)聚合。