由于三元环高度张力的存在,使得环氧基能在温和的条件下与伯胺基、
巯基或羟基等
亲核试剂发生
开环反应,分别形成
仲胺、
硫醚或醚键。
碱性化合物按亲核机理与环氧基反应,一般说来碱性大的活性大,如
脂肪胺>
芳香胺。酸性化合物按亲电机理与环氧基反应,一般说来酸性大的活性大,如羧酸>酚>醇。
芳香胺比脂肪胺的活性小,与环氧基的
反应速度慢。室温下只有30%左右的树脂参加了反应。这是由于芳香胺氮原子上的不对称电子被
苯环部分地分散了(苯核的E效应),造成碱性降低,以及苯环的立体
位阻效应所致。然而芳香胺与脂环环氧基的反应却要比脂肪胺快。这可能是芳香胺的相对酸度大一些的缘由。芳香胺与却氧基的反应也可被醇类、酚季、三氟化硼络合物和辛酶亚锡等加建。
辛酸亚锡对脂环族环氧树脂的固化加速作用特别明显。
酰胺基上氢原子的活性就更小了。室温下与环氧基很难发生反应。需在
KOH、
NaOH或苯二甲酸钠等强碱性促进剂存在下;或在150℃以上的高温下才能产生开
环加成反应。此反应,可用于
环氧树脂的改性。
醇类化合物是作为
亲电试剂与环氧基反应的。但因其酸性极弱,即
亲电性小,所以若无促进剂存在则需要在200℃以上才能反应。醇类与环氧基的反应活性顺序为:
伯醇>
仲醇>叔醇。
叔胺等碱性化合物能促进羟基与环氧基在较低温度(100℃左右)下
快速反应。
酚比醇的酸性大。所以酚羟基与环氧基的反应
速度比醇羟基快。在近200℃时就开始反应。在KOH等碱性促进剂作用下,此反应能在100℃时进行。
羧基与环氧基的反应比胺类慢。一般在室温下不能生成高
交联度结构。需在100℃以上长时间加热才能固化。叔胺、季胺盐等碱性化合物能促进此反应。用于环氧树脂的增韧及固化、
乙烯基酯树脂的合成等。
巯基(
硫醇基)类似于羟基能与环氧基反应,生成含仲羟基和硫醚键的产物。叔胺和其它胺类化合物对此反应有较强的促进作用。其
反应速率比胺与环氧基的反应快得多,尤其在低温,即使在0℃也能反应。增加胺类促进剂的碱性能增快反应速率。