環氧樹脂塑料的卓越性能和應用范圍

也許很少有人知道，環氧樹脂是一種性能很差的化學品。事實如此，作為一種熱塑性低聚物，環氧樹脂性能確實很差，除用作聚氯乙烯的穩定劑等之外，沒有多少直接使用價值。

但是當它與固化劑進行固化反應形成三維交聯網絡結構后，則呈現出一系列優異的性能。所以環氧樹脂的化學反應性能是環氧樹脂應用的基礎、核心。環氧樹脂在固化過程中的行為及固化物的性能取決于環氧樹脂的性能、固化劑和其他助劑階性能以及它們與樹脂之讓的相互影響及合理配合，此外還和它們的固化歷程有密切關系。而這些又取決于它們的分子結構。

環氧樹脂一大的特征是含有反應活性很高的環氧基。關于環氧基的性能，主要應通過結構式理解，這離實際生產似有距離，環氧基是由2個碳原子和1個氧原子組成的三元環。環氧基三元環的2個碳原子和1個氧原子在同一平面上，使環氧基有共振性。氧的電負性比碳大，導致靜電極化作用，使氧原子周圍電子云密度增加。若將環氧乙烷的電負荷分布與同樣是三元環的環丙烷相比較，可以看出環丙烷電子分布均一，而環氧乙烷的電荷明顯地偏向氧原子。這樣一來，在環氧基上就形成兩個可反應的活性中心：電子云密度較高的氧原子和電子云密度較低的碳原子。當親電子試劑靠近時就攻擊氧原子，而當親核試劑靠近時則攻擊碳原子，并迅速發生反應，引起C—O鍵斷裂，使環氧基開環。同時又由于環內鍵角約60°，與正常的鍵角約109°比較，每個鍵都向內屈撓約24°。

因此環氧環具有很大的張力。就象一張拉開的弓，有很大的回復原態的傾向一樣。這種張力是開環的潛在力。正是由于電荷的極化和環氧環的非常大的變形能量，使得環氧基具有很高的反應活性。

質子和路易斯酸之類的親電子試劑攻擊氧原子進行加成反應。在這種情況下，生成的碳陽離子越穩定，則越容易進行：開裂，異常加成生成物的生成比例有增加的趨勢。盡管脂環族環氧化合物對碳原子的受攻擊有很大的立體障礙，但對氧原子的受攻擊卻無此位阻效應。并且比端環氧基有更大的反應活性。因此，酸酐是脂環族環氧樹脂的主要固化劑。