背景及概述^[1]

环氧树脂具有优异的热稳定性、耐化学品性、绝缘性，且附着力好、耐磨性好、硬度高，广泛地用于涂料、粘合剂及复合材料等工业领域。但环氧树脂本身不会固化，只有加入固化剂，并在一定的条件下进行固化反应，形成立体的网状结构，才能呈现出优良的性能。因此，固化剂在环氧树脂的应用中是不可缺少的。

现在常用的环氧树脂在使用时会用到有机溶剂，从而限制了环氧树脂在涂料、粘合剂等行业中的大规模应用，也会对环境产生不利影响，因此需要环氧树脂具有亲水性，需要环氧树脂的柔韧性和附着力。

分类及应用^[2]

作为环氧体系的一个不可或缺的组分，固化剂在很大程度上决定了固化交联网络的结构、固化环氧树脂的化学、物理性能等。在实际应用中，由于每一种固化剂都具有非常强的针对性，因此对其所进行的选择要从固化工艺条件、性能要求、应用领域和成本等方面加以综合考虑。其中，固化工艺条件包括体系粘度、凝胶时间、成型方法、固化温度、反应活性和酐比等使用性能包括热性能、电气性能、理化性能、力学强度和其它性能等应用领域包括涂料、胶钻剂、复合材料、灌封料、绝缘材料和封装材料等。总体而言，环氧固化剂主要包括两大类“碱性固化剂和酸性固化剂。碱性固化剂主要包括伯胺类、仲胺类、酞胺类及其它能与环氧树脂发生交联反应的含氮化合物等碱酸性固化剂则主要包括有机酸酐、有机酸、硫醇、硼一胺络合物和酚类化合物等酸。

1. 胺类固化剂

广义上讲，环氧树脂胺类固化剂是指分子中含有氮原子的路易斯碱，且氮原子能够参与环氧树脂交联反应，最终形成高度交联的热固性环氧塑料。胺类固化剂具有价廉易得、反应活性高、性能多变等特点，其用量最大，约占有整个固化剂市场的份额，其中，脂肪胺、脂环胺和芳香胺固化剂的使用范围最广、用量最大，对它们的研究也最为广泛、深入。通常，环氧树脂与脂肪胺、脂环胺和芳香胺等固化剂的反应催化型叔胺类固化除外都是按亲核加成机理进行的。以伯胺与环氧基团的反应为例，伯胺进攻环氧基并使之开环。形成仲经墓和仲胺基随后，仲胺基进一步与环氧基反应，形成一个叔胺基和另一个仲经基。按照上述历程不断地反应，进而发生交联，最终将形成比较完善的交联网络。需要注意的是环氧一胺体系的反应还将被能提供质子的某些化合物所催化。例如，水、醇和酚类等质子予化合物都能明显地催化环氧一胺的开环反应，。脂肪胺、脂环胺和芳香胺等氮子上含有活泼氢的胺类固化剂，都具有较强的亲核性，主要用于固化缩水甘油醚型环氧树脂。然而，这些固化剂与脂环族环氧树脂的反应活性较弱，故通常不用以固化脂环族环氧树脂，而在这种情况下多使用有机酸酐固化剂。

2）酸酐固化剂

作为仅次于胺类的另一大类环氧树脂固化剂，有机酸酐固化剂的地位非常重要，其特征在于每个分子中至少含有一个酸酐基团。酸酐固化剂主要包括脂肪酸酐、脂环酸酐、芳香酸酐、含有不饱酸酐和混合酸酐等。与胺类固化剂相比，酸酚固化剂可赋予环氧树脂许多新的特性，例如反应当量比较高、反应热较小、适用期较长、固化收缩率更低、耐热性更好、电气绝缘性能更加优异等。但是，它们容易吸湿、水解，在较高温度下或者在叔胺催化下可生成多聚体，导致粘度增大，工艺性能变差。由于与环氧树脂的反应活性较弱，因此，酸酐在较高的温度下方能较好地固化环氧树脂，这样环氧树脂的中经基和环氧基可能与酸酐发生酯化反应`。加入少量的叔胺、酚类等在环氧一酸酐体系中，则可缩短固化时间、降低反应温度，同时抑制醋化反应。叔胺催酸酐固化环氧树脂的反应机理尚存争议，很多学者支持提出的机理。首先，叔胺与酸酐形成一个两性离子对，其中搜基的氧阴离子去进攻环氧基，生成醋键和一个新的烷氧基阴离子，而它又能与酸酐分子结合，形成一个新离子对，继续使环氧基开环。交替不断地按照上述历程反应、扩链、支化和交联，最终能形成较完善的环氧一酸酐交联网络。

3. 其它类型固化剂

1）酚类固化剂

自上世纪年代以来，随着微电子工业的迅猛发展，对电子元器件绝缘、封装材料的需求量在迅猛增长，同时也对其阻燃、耐热和尺寸稳定性提出了更高的要求。酚类固化剂分子骨架中的刚性苯环多，从而赋予了环氧固化物较高的玻璃化温度、耐热性、耐湿热性，很低的热膨胀系数和良好的阻燃性能。因此凯茵化工，酚类固化剂已成为电子元件封装和层压电路板等用环氧树脂的一类最重要、用量最大的固化剂。

2）硫醇固化剂

硫醇固化剂是指分子中含有多个硫醇基团一的低聚物，可低温度下固化环氧树脂，这也是其它固化剂所无法实现的。硫醇固化剂主要用于快速固化环氧体系，例如高速公路修补、结构制件的粘结和修补等。此外，硫醇基团易与金属表面形成化学键，故固化环氧体系粘接金属表面的剥离强度很高，多被用于高性能环氧胶勃剂等技术领域。

3）硼胺络合物固化剂

尽管三氟化硼一乙醚在常温下能迅速与环氧树脂发生反应，但反应异常激烈，甚至会产生烧蚀，直接使用极不安全。因此，三氟化硼一乙醚常需与胺类化合物络合，形成相应的硼一胺络合物，从而大大降低了反应活性。硼一胺络合物可单独作为环氧固化剂，并得到了一定的实际应用。例如，三氟化硼一胺络合物是一种路易斯酸，作为一种环氧树脂潜伏型固化剂。

4）光敏固化剂

光敏固化剂，与环氧树脂混合后，若无光照则体系相当稳定，而当受到光或者紫外照射后，光敏固化剂便开始分解，释放出一些反应活性很高的物质，即超强酸，从而使得环氧树脂发生固化。一些常见的光敏固化剂主要包括芳香族重氮盐、芳香族硫蹋盐、芳香族碘编盐、茂金属化合物等。光敏固化剂具有辐照接触时间短、能耗低、无溶剂，且反应区域具有可选择性等优点，因此，可满足一些特殊技术领域、对环氧固化工艺和最终性能有特殊要求领域的应用，例如，集成电路的刻蚀等和高性能环氧涂层等技术领域。

制备^[1]

一种亲水性好的环氧树脂固化剂，包括的组分有聚醚2000、双酚A环氧树脂、间苯二胺、苯基缩水甘油醚、苄基缩水甘油醚、四氯化锡，所述异构烷烃聚醚2000、所述双酚A环氧树脂、所述间苯二胺、所述苯基缩水甘油醚、所述苄基缩水甘油醚、所述四氯化锡的摩尔比为：3：1：4：0.5：0.8：0.2；所述亲水性好的环氧树脂固化剂的制备方法包括：（1）向聚醚2000与双酚A环氧树脂的混合物中加入四氯化锡，反应得到加成产物，所述反应的反应温度为50℃，反应时间为2小时；（2）再将所述加成产物与间苯二胺混合继续进行加成反应，得到聚醚-环氧树脂-胺加成物，加成反应温度为65℃，加成反应时间为1小时；（3）将所述聚醚-环氧树脂-胺加成物与苯基缩水甘油醚和苄基缩水甘油醚的混合物进行封端反应，得到亲水性好的环氧树脂固化剂，封端反应温度为85℃，封端反应时间为2小时。

主要参考资料

[1] CN201610215065.7一种亲水性好的环氧树脂固化剂

[2] 环氧树脂固化剂