环氧树脂为什么要配固化剂用

环氧树脂需要配合固化剂使用，主要是因为其本身是一种热塑性线性结构的高分子预聚物，分子链中含有环氧基团，但仅靠自身无法形成稳定的三维网状结构，从而无法具备实用性能。以下是具体原因和作用机制：

1. 环氧树脂的化学特性

• 热塑性预聚物：环氧树脂在常温下是粘稠液体或固体，分子链呈线性排列，未固化时机械强度低、耐热性差，且易溶于有机溶剂。
• 反应活性基团：分子链两端的环氧基团（三元环结构）具有高反应活性，但仅靠自身难以发生聚合反应，需通过固化剂引发开环反应。

2. 固化剂的作用机制

固化剂通过以下方式与环氧树脂反应，形成交联结构：

• 开环聚合：固化剂（如胺类、酸酐类）中的活性基团（如氨基、羧基）攻击环氧基团，打开三元环，形成新的化学键。
• 链增长与交联：反应生成的中间体继续与其他环氧基团或固化剂分子反应，形成长链并交叉连接，最终构建三维网状结构。
• 终止反应：当所有活性基团消耗完毕，反应停止，体系固化完成。

3. 固化剂对性能的关键影响

• 机械性能：交联密度决定材料的硬度、强度和耐磨性。例如，高交联密度可提升硬度，但可能降低韧性。
• 耐热性：交联结构限制分子链运动，提高热变形温度和热稳定性。
• 耐化学性：致密的网络结构减少溶剂渗透，增强抗腐蚀能力。
• 电绝缘性：固化后分子极性降低，电绝缘性能显著提升。
• 工艺适应性：通过选择不同固化剂（如潜伏型、快固型），可调整固化速度、适用温度范围等工艺参数。

4. 固化剂的类型与选择

• 胺类固化剂（如乙二胺、聚酰胺）：
  • 反应活性高，常温或低温下快速固化。
  • 适用于要求快速成型的场景，但可能释放刺激性气味。
• 酸酐类固化剂（如邻苯二甲酸酐）：
  • 反应温和，需加热固化，但产物耐热性和电性能优异。
  • 常用于电子封装、复合材料等高端领域。
• 其他类型：
  • 酚醛树脂、聚硫橡胶等：提供特殊性能（如柔韧性、阻燃性）。
  • 潜伏型固化剂：通过加热或光照触发反应，适用于单组分环氧体系。

5. 不使用固化剂的后果

• 无法固化：环氧树脂保持液态或软质状态，无法形成稳定形状。
• 性能缺失：机械强度、耐热性、耐化学性等均无法满足实际应用需求。
• 应用受限：仅能作为溶剂或增塑剂使用，失去作为结构材料或功能材料的价值。