近些年來，涂料有向綠色環保方向邁進的趨勢。其中水性環氧樹脂具有其突出的性能優勢，使制備得到的水性環氧樹脂涂料同樣具有優異的性能，從而在水性產品大家族里地位越來越重要，專家認為水性環氧樹脂在環保化的今天，前景十分開闊。水性環氧樹脂（waterborne epoxy resin，WER）是指以水為連續相，以環氧樹脂微粒或液滴為分散相的穩定分散體系，其重要用途是用于水性環氧樹脂涂料。水性環氧樹脂涂料與溶劑型環氧樹脂涂料的使用原理是類似的：涂覆前的環氧樹脂是線型結構，在涂覆后發生交聯反應，形成性能優異的網狀結構熱固性樹脂。因此，施工前需要加入能使水性環氧在室溫環境下發生化學交聯反應的固化劑。水性環氧樹脂涂料具有很多優點：

     （1）適應能力強，對眾多底材具有極高的附著力，固化后的涂膜收縮小、硬度高、耐磨性好、電氣絕緣性能好、耐腐蝕、耐化學藥品。

     （2）環保性能好，揮發性有機化合物含量較低，不會造成空氣污染。

     （3）真正水性化，以水作為分散介質，價格低廉、無氣味、不燃，儲存、運輸和使用過程中的安全性也大為提高。 

     （4）施工操作性佳，可在室溫和潮濕的環境中固化，有合理的固化時間，并保證有很高的交聯密度，施工工具可用水直接清洗。

       這是溶劑型環氧樹脂涂料和其它水性樹脂涂料所無法比擬的。因而，水性環氧樹脂涂料是環氧樹脂發展的重要方向之一，具有廣闊的應用前景。環氧樹脂本身不溶于水，只溶于芳香烴及酮類等有機溶劑。制備水性環氧樹脂就是使原本的溶劑型環氧水性化，采用的方法通常是在原環氧樹脂分子鏈中引入親水性的分子鏈段，或者引入具有乳化劑功能的組分，使環氧樹脂能夠在水中溶解或分散。根據水性化的方式不同，可以將制備的水性環氧樹脂涂料分為自乳化水性環氧樹脂、外加乳化劑乳化水性環氧樹脂和相反轉法乳化水性環氧樹脂。

1·自乳化水性環氧樹脂 

       自乳化法又稱化學改性法。它是指通過化學反應，將極性基團引入環氧樹脂分子中，使其具有親水的性質。環氧樹脂分子中活性基團較多，在環氧基、亞甲基、仲羥基上都可引入親水基團，所以此方法還是有很大的開發潛力的。

       自乳化法具有的特點是制得的乳液的粒徑小，可以達到納米級，而且比較穩定，在儲存運輸過程中不易沉降變質。而且，因其不需要引入外加的乳化劑，所以可以避免外加物質對成膜效果的不良影響。 

       根據化學改性方法的不同，自乳化法又可分為胺基反應法、羧基反應法和接枝法。

1.1 胺基反應法自乳化 

       胺基反應法是指由伯胺基、仲胺基等親核基團與環氧樹脂中的環氧基反應，然后以產物中的叔胺或以改性劑中的其他極性基團為親水基中和成鹽，從而實現環氧樹脂的水性化[6]。

       張肇英等[7]用對氨基苯甲酸改性二官能度的雙酚A型環氧樹脂，使其具有親水性，從而制得了穩定的水性環氧樹脂乳液，并考察了乳液粒徑、粒子形態的影響因素和乳液涂膜固化物的物理化學性質。Tsugukuni等[8]將對氨基苯甲酸與液體環氧樹脂反應，通過醚化反應在環氧樹脂分子結構中引入了叔氨基、羧基兩個極性基團，中和后成羧基鹽，提高了樹脂的親水性。

       唐敏鋒等[9]用二乙醇胺與酚醛環氧樹脂反應，再與乙酸成鹽，制備了水性的環氧樹脂，通過實驗確定了最佳反應條件，并對制備的體系進行了表征，驗證了此體系的穩定性。 

       胺基與環氧基很容易發生反應，無需催化劑，且制備的水性環氧樹脂體系在酸堿環境下都很穩定，這是胺基反應法的優勢所在。

1.2 羧基反應法自乳化 

       羧基反應法是指通過環氧樹脂上的環氧基或仲羥基與羧基化合物、無機酸或酸酐反應，得到親水性較好的改性環氧樹脂。此酯化反應是以氫離子極化環氧基，以酸根離子進攻極化的環氧基。

       Barsotti等[10]報道了用環氧樹脂與含有2個酐基的酸酐的半酯反應，制備了陰離子型水分散環氧樹脂，進而制備具有耐候性能的高固含量(>60%)水性環氧涂料。李偉奇等[11]以環氧樹脂和干性油脂肪酸為主要原料，合成了常溫固化環氧酯樹脂，并經乳化制得乳液。研究了此水性環氧樹脂涂料的性能，并考察了環氧樹脂、脂肪酸、酸值、乳化工藝等對乳液性能的影響。張力等[12]以乳酸和丁二酸酐對雙酚A型環氧樹脂進行水性化改性，并研究乳酸和丁二酸酐的用量對改性樹脂的水分散性、水穩定性及水分散液粒徑的影響。表征了合成的水性環氧樹脂，證明其具有優良的水分散性、穩定性和較小水分散液粒徑。肖新顏等[13]等用馬來酸酐與由環氧樹脂和丙烯酸合成的溶劑型環氧樹脂上的羥基進行反應，制備了水性環氧丙烯酸樹脂。并表征了中間產物和產物的結構，驗證了酯化反應發生，還研究了最佳反應條件。與同樣發生在環氧基上的與胺基的反應相比，與羧基的反應活性較低，通常需要外加一定的催化劑。羧基反應法的優勢在于除了環氧基，仲羥基也能發生酯化反應，這就能使環氧樹脂在引入親水基團的同時又能更多的保留環氧基以利于以后的固化反應[13]。

1.3 接枝法自乳化 

       接枝法自乳化是指通過接枝共聚合的方法引入親水單體，從而使環氧樹脂獲得親水性。此方法的優點在于對環氧樹脂進行改性的過程中，是通過引發劑在環氧樹脂分子上的仲碳和叔碳上產生活性自由基，不會損失活性的環氧基，所以不會影響之后的固化過程。

       方茹等[14]以過氧化苯甲酰為引發劑，以甲基丙烯酸為接枝聚合的單體，采用溶液聚合的方法，在環氧樹脂上接枝了丙烯酸基團，達到了環氧樹脂水性化的目的。表征了制得的水性環氧樹脂的結構和性能，研究了此方法制備水性環氧樹脂的工藝條件。

       范一波等[15]用馬來酸酐與雙酚A型環氧樹脂主鏈上的仲羥基進行醇解反應，在環氧樹脂主鏈上引入親水性-COOH基團，制得具有良好的水分散性和優異的固化性能的水性環氧樹脂。馬承銀等[16]以反應性乳化劑2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)為改性劑，在過氧化苯甲酰引發劑的作用下，與環氧樹脂接枝共聚，得到了穩定的乳液體系。

       Georgalas[17]報道了用環氧樹脂、酚醛樹脂、丙烯酸樹脂和丙烯酸類單體改性，再以胺基樹脂中和羧基，制備了具有親水基的改性環氧樹脂產品，經測試，此產物水分散穩定性良好。趙倩等[18]用幾種不同的丙烯酸類單體分別于環氧樹脂進行接枝反應，在環氧樹脂中引入了羧基，制備了水性環氧樹脂乳液。并研究了反應條件對產物穩定性、粒徑和涂膜性能等的影響。佩特森等[19]以山梨酸酯化了含有2個環氧基的環氧樹脂，得到了山梨酸環氧酯。再在引發劑作用下使該環氧酯與丙烯酸接枝，最后中和羧基。制備得到了穩定的環氧樹脂水分散體。

2·相反轉法乳化水性環氧樹脂 

       相反轉法通過改變水相的體積，將聚合物從油包水狀態轉變成水包油狀態，是一種有效的制備高分子水基化體系的方法。采用該方法制備的高分子乳液具有膠粒粒徑小、穩定性好等優點[20,21]。

       施雪珍等[22]采用非離子型表面活性劑與環氧樹脂反應，將具有表面活性的分子鏈段引入環氧樹脂分子鏈中，合成反應型水性環氧乳化劑，借助相反轉技術進一步制備出穩定的水性環氧乳液。申欣等[23]通過相轉化法，用H3PO4和丙烯酸及其酯類單體對環氧樹脂進行改性，得到了一種性能優良的自乳化水性環氧防腐涂料乳液。顧國芳等[24]先合成了具有環氧樹脂基團和表面活性基團的反應性環氧樹脂乳化劑，再用該乳化劑并借助于相反轉技術制備Ⅱ型水性環氧樹脂乳液，研究了乳化劑對水性環氧樹脂乳液的穩定性、分散相粒徑和固化性能的影響。

3·外加乳化劑乳化水性環氧樹脂 

       外加乳化劑乳化的方法是指在體系中采用加入乳化劑使環氧樹脂水性化的方法。將合適的乳化劑加入體系中，再采用機械攪拌等方法使環氧樹脂、水、乳化劑粉碎后混合，形成乳液，此種方法操作簡單，成本低廉，可是制得的體系穩定性欠佳，分散相的尺寸較大，而且成膜性能也不理想[25]。 

       近年來，對于這種方法的研究重點在于如何制備合適的乳化劑。在乳化劑的制備上，通常采用的思路是以環氧樹脂分子主鏈作為親油性部分，環氧樹脂分子主鏈上接枝的一些親水基團或親水鏈段作為親水部分，合成環氧樹脂專用乳化劑。這樣制得的乳化劑，因為其分子結構是環氧樹脂，與基體的環氧樹脂結構類似，所以能很好地與基體相容，同時也能使固化后的成膜性能較好。梁鴻文等[26]用環氧樹脂E-12和聚乙二醇反應，制得一種環氧樹脂專用乳化劑，在該乳化劑作用下，將環氧樹脂E-51分散在去離子水中，制備環氧樹脂乳液。舒武炳等[27]用二乙醇胺改性、乙酸中和的方法制得了水性酚醛環氧樹脂鹽，再以該鹽作為乳化劑，乳化雙酚A環氧樹脂制備環氧樹脂水乳液。葉文見等[28]的研究了利用等摩爾量聚乙二醇4000和E-44環氧樹脂合成的高分子非離子型乳化劑乳化E-44環氧樹脂的效果，并考察了乳化劑用量等因素對乳液穩定性的影響。陳永等[29]采用端甲氧基聚乙二醇-馬來酸酐-E-44多元共聚物合成非離子型水性環氧樹脂乳化劑乳化E-44環氧樹脂，乳化劑用量在16.5%～20%時乳液的穩定性最好。

4·結語 

      環氧樹脂水性化的方法有很多，使用時要根據不同的需要選擇合適的方法。另外，隨著研究的進一步深入，將會有更多的環氧樹脂水性化方法被開發出來。

      隨著環保意識的增強，以水為溶劑或分散介質的水性涂料愈來愈受到重視。水性環氧樹脂具有突出的性能優勢，研究性能優越、并能滿足不同需求的水性環氧樹脂具有良好的應用前景和經濟效益。