在有機化學領域，環氧乙烷亦稱作環氧化合物。它是一種獨特的有機化合物，其分子結構包含一個氧原子與相鄰的兩個碳原子形成的三元環。環氧化合物的三元環結構極為活潑，即便在溫和條件下也容易發生開環反應。在有機合成中，向環氧化合物中引入親核試劑以制備1,2位取代產物是一種常見的方法。研究發現，在酸性介質中，環氧化合物的開環速率顯著提升。常見的親核試劑包括氫氧化物、醇鹽、氨水、伯胺和仲胺等。
雙環氧化合物，如雙酚-A型縮水甘油醚（DGEBA），含有兩個環氧基團。在化學命名法中，環氧基團被視為一種取代基。雙環氧化合物使得在聚合過程中形成網狀結構成為可能。多環氧化合物，含有兩個以上環氧基團，也廣泛存在。聚合過程中交聯的類型將決定環氧樹脂的物理和機械性能。環氧化合物種類繁多，應用于多個領域，包括含有環氧基的脂肪烴、環烴或芳香烴等。由雙酚-A等多羥基化合物與環氧氯丙烷合成的DGEBA型樹脂最為普遍。含有雙酚-F和雙酚-H的縮水甘油醚類樹脂在需要低粘度環氧樹脂的工藝中應用廣泛。多羥基醚類酚氧樹脂與高性能環氧樹脂具有相同的重復單元，是一種由雙酚和環氧氯丙烷合成的熱塑性高分子。環氧酚醛樹脂（EPN）是由環氧氯丙烷和苯酚/甲酚-甲醛冷凝液制備而成。縮水甘油胺樹脂是由脂肪/芳香伯胺或仲胺前驅體通過縮合反應合成的，具有較高的穩定性，特別是當前驅體為芳香胺或高度取代的脂肪胺時。此外，還存在非縮水甘油基醚環氧樹脂，如聚環氧化二烯、環氧化油和聚乙二醇的雙環氧化物等，它們統稱為非縮水甘油基脂肪醚環氧樹脂。這類樹脂通常由二氧化乙烯基環己烯或二氧化雙環戊二烯制得。環氧樹脂的聚合機理決定了其聚合結構，進而影響其機械性能。環氧樹脂的固化通常在胺或酸酐的作用下逐層進行，有時也會使用路易斯堿（如叔胺類、咪唑類等）作為固化劑。胺類固化劑與環氧基團反應，生成含有側羥基的交聯網絡。在高溫下，這些側羥基也能與環氧基團反應，尤其是在胺濃度較低的情況下。使用酸酐類固化劑時，交聯反應在超過200攝氏度的條件下發生，其機理相當復雜。環氧樹脂與酸酐的交聯是通過酸酐與單體中伯醇的反應實現的，反應生成的羧酸會進一步促使更多環氧基團開環，形成新的伯醇。路易斯堿作為環氧樹脂均聚反應的催化親核劑，既促進酸酐的反應，也是伯胺和聚酰胺的硫化劑。叔胺作為親核試劑，缺少一個質子，觸發環氧基團的開環，形成帶正電的胺基氮和帶負電的氫氧根離子。氫氧根離子會進一步促使其他環氧基團開環，形成新的陰離子，從而推動聚合反應的進行。若存在較弱的質子供體（如醇等），鏈轉移反應將由兩性離子開始。若質子供體較強（如酚、硫醇等），則會向胺提供質子形成陰離子，陰離子作為親核劑促進環氧基團的開環。環氧樹脂固化劑的選擇取決于其應用領域、適用期、固化時的物理/機械性能以及最終的物理/機械性能等因素。環氧樹脂雖是重要的工程聚合物之一，但未經處理的環氧樹脂極易燃燒，這限制了其應用范圍。因此，為了提高環氧樹脂的阻燃性，其改性是一個亟待解決的問題。通常，通過添加阻燃聚合物如聚酰亞胺、對苯2,6-苯并二惡唑（PBO），或對現有聚合物進行化學改性（例如，將阻燃單體聚合到聚合物鏈中），以及將阻燃劑加入到聚合物基體中，可以降低聚合物的燃燒性能。韌性是決定環氧樹脂是否適用于特定應用而不易破裂的關鍵特性。通過各種有效方法研究了環氧化合物的增韌機理。
