环氧树脂属于热固性树脂，同固化剂混合后，通过环氧树脂分子和固化剂分子的相互接触、缠绕达到均匀分布的状态。环氧基同固化剂氨基中的活性氢发生缩合聚合反应，从而形成高分子量的环氧化合物，具备了耐热、高强度、耐水、耐溶剂、耐盐雾、粘接强度、耐压绝缘等使用性能。环氧树脂的物理状态变化是由化学变化引起的，逐步聚合的反应程度将直接影响固化物的最终使用性能。

交联度是衡量聚合反应度的指标，交联的程度对环氧树脂最终性能的影响至关重要，一般环氧体系需要达到75%甚至更高的交联度，性能才能得到体现。

俗话讲：三分胶水，七分工艺。胶水好，还得通过工艺来实现。实际应用过程中，因为交联度不够导致“好的胶水”做出“差的效果”的案例举不胜举。几乎涉及所有的环氧胶粘剂（或涂料）对固化工艺都会做出详细的规定，如对固化温度和时间、湿度的高低、操作时间的要求等等，这也是作为国标或行标对试样制作必须严格规定的选项。

一、 分子结构决定体系的固化条件

芳香胺、脂环胺因为芳环和脂环的存在，是有硬度高、耐热高、耐腐蚀性优、强度高、耐水性好等特点，但同时因为继续交联的位阻大（芳环和脂环都是位阻），导致常温固化条件下的交联度往往不够，需要较高温度的后固化才能达到足够的交联度。

脂肪胺固化剂位阻小，常温交联度高，但是耐热性、硬度、耐腐蚀、机械强度等性能往往不及芳香胺和脂环胺。当然，改性胺（改性芳香胺、改性脂环胺、改性脂肪胺）的一个主要目的，就是提高芳香胺和脂环胺的活性，提高脂肪胺的耐热性、憎水性、耐腐蚀性等。如既具有芳香环又具有脂肪链段的间苯二甲胺，是一种特殊的脂肪胺，既具有芳香胺的耐热性，又具有脂肪胺的高活性，因此在很多场合得到广泛的应用。

通过外促进（添加促进剂）或内促进（分子结构中接入高活性基团），均能降低体系活化能，促进体系放热量，提高交联度。或者脂肪胺中接入苯环或脂环结构均有利于提高强度和耐热性，又具有脂肪胺高交联度的特点。

类似于多环氧基的环氧树脂，多胺基分子结构的固化剂因为多交联点的存在，往往具有更高的交联密度和反应活性，如多氨基结构增韧型固化剂，往往能达到耐热性和刚柔相济的效果。

二、 放热峰是提高交联度的关键

热固性树脂通过逐步聚合形成高分子，逐步聚合是一个位阻逐步增大的过程，如体系放热没有集聚足够的能量来克服位阻继续反应，继续反应就会非常缓慢甚至终止，反应生成的分子量就不能足够大，相关机械强度、粘接强度、化学性能就会比较差。

如一次堆积的胶量较多，放热过分集中，环氧体系就会产生爆聚，内含的气泡迅速膨胀，胶体就形成泡沫状的蜂窝结构。然后快速的冷却温差大，导产生的收缩应力大，容易导致胶体开裂，粘接失效等。

因此，固化条件的设定要根据分子结构平衡放热峰，往往放热峰高的体系适合较低温度固化，放热峰低的体系需要较高温度固化。操作时间比较长的固化体系，放热量也比较缓和，常温固化的机械强度往往不会太高。

三、 对指定固化体系交联度提升的途径

1. 提高固化温度

排除爆聚前提下，低温固化体系在常温下具有更高交联度。

常温固化体系在高温下具有更高交联度。

高温固化体系在更高温度下具有更高交联度。

2. 延长固化时间

延长固化时间能提升交联度，随着固化的进程，位阻达到一定的程度，交联度提升幅度和程度就会大打折扣。如常温（25℃±2℃）固化30天，同常温固化7天相比，交联度有提高，但提升幅度有限。更高的交联密度需要提高固化温度。

3. 促进剂的作用

促进剂能降低体系活化能，促进体系放热，用量的大小跟提高活性的程度有关。但随着位阻的增大，提升的幅度同样有限。

促进剂种类不同，不同温度下促进效果也有差别。

含供电子基团的醇类、有机胺类、酚类等等对环氧-胺类体系均有促进效果，往往酸性较强的促进剂效果更加明显。

叔胺能加速体系放热，较高温度下促进效果明显。

4. 环氧体系中其余材料的配合

含吸电子基团的材料有延迟反应的效果，含供电子基团材料有促进效果。如酯类延迟反应，酚类加速放热，含硅醇基的活性硅微粉有促进效果等等。

5. 阶段性升温固化

一定温度条件下达到一定交联度以后，进而提升固化温度，外加能量越过位阻继续反应，从而进一步提升交联度。

尤其对芳香胺、脂环胺体系，阶段式升温固化效果明显。

四、 低温固化环氧体系

1. 通过对固化剂分子结构设计，使用高活性胺类，引入高活性促进基团，降低活化能，提升体系低温下放热效率，使体系在-10℃仍能使反应持续放热，达到足够交联度。如MH2805低温固化剂。

2. 低温固化剂如配合羟甲基双酚A环氧树脂，或者间苯二酚二缩水甘油醚类环氧树脂，能进一步降低固化温度，即使在-20℃环境下仍能达到较高交联度。

3. 具备低温固化性能的环氧体系在常温不爆聚前提下，常温固化交联度高，机械强度和物理、化学性能能充分体现。如MH222、MH216固化剂就属于此类，128环氧树脂配合MH216，常温固化一个星期，抗拉强度≥80Mpa，就是较高交联度的结果。

五、 常温固化耐高温体系

1. 通过芳香胺、脂环胺和脂肪胺的缩合，接入高活性促进基团，降低体系活化能，使该体系在常温固化条件下能达到较高的交联密度，从而具有较高机械强度和物理化学性能。当应用到高温场合后，后续的高温使用环境（如120℃）给体系提供了后固化条件，使体系的交联度、耐热性、机械强度进一步提高，从而达到常温固化耐高温的效果。如常温固化耐高温的MH219固化剂。

2. 因为位阻的不断增大，期望通过常温固化延长时间达到热变形温度＞100℃以上往往都比较困难，即使包含间苯二甲胺体系也需要后固化性能更佳。

六、 水性环氧树脂的交联度

1. 水乳型环氧及固化剂以乳胶粒子形式存在于水性体系中，因为反应从粒子外层的交联开始，受到外层固化膜的阻隔，内层难以反应完全，因此，不同于油性环氧的均匀体系，交联度大幅度下降，机械强度耐热性、物理化学性能同步下降。

2. 通过对乳胶粒子的细化和混溶性的调整。可以提高交联密度和理化性能；提高固化温度的强制干燥方式可以加速水分挥发和分子的移动及混溶，性能会相应提升。

3.  如防腐涂料的要求，耐水、耐盐雾、耐溶剂等性能的提升往往需要刚性基团的接入，但是导致产生位阻，影响常温固化的交联度。即使通过外促进，交联度仍有待提高。往往实验过程中常温固化（要看环境温度高低）的养护的时间，加温固化的温度和时间、实验现场的温度和湿度变化，对防腐涂层耐性和附着力影响其实是至关重要的影响因素，但往往被涂料工程师们忽略。

而实际使用过程中，涂层在常温下一直处于缓慢的固化状态，中间漆和底漆的固化放热（自然干燥或强制干燥）能进一步加速底漆的固化，因此在国标和行业标准的设定中，一定需要考虑到这种交叉固化的状态和常温固化的交联度进一步提升的状态，不然就不能真实的反映涂层的最终性能。

4. 水分的影响

乳胶粒子之间独立存在，随水分挥发而碰撞接触产生反应，界面消失融合成一个整体，然后交联成大分子。水分的挥发受制于环境温、湿度和体系凝胶速度。因此，如水分挥发速度快，体系交联度高；水分挥发慢，体系交联度低，甚至有涂层开裂的可能。

5. 固化剂用量的影响

因环氧乳胶粒子残留较多，通常固化剂并非同环氧等当量，一般取0.7-0.9作为固化剂用量系数，以提高涂膜耐水耐盐雾性能。因此，固化剂用量的多少，能影响涂膜的交联度。

总之，环氧固化物的交联密度对理化性能影响很大，工程师们要选择合适的环氧同合适的固化剂匹配，选择合理的外加剂，终端使用者要采用合理的固化温度和固化时间，才能做到足够的固化交联度，固化物的物理化学性能、机械性能才能得到真实体现。

一个优良的环氧固化体系是原材料方、加工制造者、使用者三方密切配合的结果。原材料和加工制造者要充分了解终端应用的需求，设计制造出有针对性、功能性的配方，以充分满足使用者的要求。