(重慶交通大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院　重慶　400074)

一、引言

水性環(huán)氧樹脂是指環(huán)氧樹脂通過各種水性化方法進行水性化，使得環(huán)氧樹脂以膠體、液滴或微粒的形式均勻分散在以水為連續(xù)相的分散介質(zhì)當中，從而得到穩(wěn)定的水分散體系[1]。

二、水性環(huán)氧的四大體系

(一)I型水性環(huán)氧樹脂體系

通常由水性環(huán)氧固化劑和低分子量的液體環(huán)氧樹脂共同組成，水性環(huán)氧固化劑需要具有交聯(lián)和乳化的作用，因為低分子量的液體環(huán)氧樹脂如雙酚A型等不需要提前乳化。

(二)Ⅱ型水性環(huán)氧樹脂體系

通常由水性環(huán)氧固化劑和高分子量的固體環(huán)氧樹脂乳液共同組成，其中水性環(huán)氧固化劑只需要具有交聯(lián)劑的作用水，因為該水性環(huán)氧樹脂體系中環(huán)氧樹脂預(yù)先已經(jīng)配成乳液，所用固化劑不需要乳化作用。

(三)Ⅲ型水性環(huán)氧樹脂體系

通常由水性環(huán)氧固化劑和低分子量的液體或固體環(huán)氧樹脂乳液和共同組成，該體系所需的乳化劑需要既有親水性，又要有親油性，利用該乳化劑通過相反轉(zhuǎn)法進行準備該體系。

(四)Ⅳ型水性環(huán)氧樹脂體系

通常由聚氨酯改性環(huán)氧固化劑和水性環(huán)氧樹脂乳液共同組成，用聚氨酯改性環(huán)氧樹脂制備出聚氨酯改性環(huán)氧固化劑，它可以固化水性環(huán)氧樹脂乳液，同時提高涂膜的性能。

三、水性環(huán)氧樹脂的制備方法

(一)直接乳化法

直接乳化法也稱為機械法[2]，是指環(huán)氧樹脂和乳化劑混合后劇烈攪拌，然后加熱，再通過逐漸加水進行乳化所得的環(huán)氧樹脂乳液。

(二)相反轉(zhuǎn)法

相反轉(zhuǎn)法[3]是通過改變水相體積，使聚合物從油包水的狀態(tài)轉(zhuǎn)變成水包油的狀態(tài)。Kojima[4]利用相反轉(zhuǎn)技術(shù)將丙烯酸樹脂作為表面活性劑來乳化環(huán)氧樹脂。何青峰等[5]叫以環(huán)氧樹脂和聚乙二醇為原料合成了具有較好穩(wěn)定性和乳化效果的乳化劑，粒徑分布較窄，約在300nm。

(三)固化劑乳化法

固化劑乳化法指通過化學(xué)改性的固化劑，擁有固化和乳化雙重功能。任天斌等[6]將多乙烯多胺TETA的分子鏈段上接上環(huán)氧基團，將親水的多乙烯多胺改性成為既親油又親水的兩親性化合物，從而制備出自乳化的水性環(huán)氧固化劑。

(四)化學(xué)改性法

化學(xué)改性法[7]是指在環(huán)氧樹脂分子結(jié)構(gòu)中引入親水基團分子，在不加任何乳化劑情況下，也可以均勻分布在水中。

1.引入陰離子

自由基接枝共聚法是引入陰離子的一種方法，它通過乙烯基單體與引發(fā)劑過氧化物受熱分解出的自由基共聚，再將丙烯酸等單體接枝，用堿性物質(zhì)進行中和成鹽，最后加水得到分散穩(wěn)定的水性環(huán)氧樹脂體系。楊勛蘭[8]將環(huán)氧樹脂和甲基丙烯酸等乙烯基單體發(fā)生接枝共聚反應(yīng)，然后中和成鹽，得到穩(wěn)定分散均勻的水性環(huán)氧體系。

2.引入陽離子

環(huán)氧樹脂的環(huán)氧基和堿性化合物的進行化學(xué)反應(yīng)，形成環(huán)氧聚合物，通過酸的中和，以水為連續(xù)相，得到陽離子型水性環(huán)氧樹脂乳液。李士強[9]將環(huán)氧樹脂E-51的環(huán)氧基團與二烯丙基胺、二乙醇胺進行反應(yīng)，引入羥基和雙鍵，與丙烯酸中和成鹽，加水逐漸得到穩(wěn)定的陽離子型水性環(huán)氧樹脂體系。

3.引入非離子型的親水鏈段

在催化劑存在下，將親水性高分子聚合物與環(huán)氧基反應(yīng)，使環(huán)氧樹脂分子引入親水基團，讓其具備親水性能，從而形成水性環(huán)氧樹脂體系。周繼亮[10]卻在無催化劑的條件下下，利用環(huán)氧樹脂與乙醇胺反應(yīng)所得產(chǎn)物和聚乙二醇二縮水甘油醚發(fā)生反應(yīng)，得出一種以水為連續(xù)相分散均勻的非離子型化學(xué)改性環(huán)氧樹脂乳液。

四、水性環(huán)氧固化劑

(一)水性環(huán)氧固化劑的改性原理

在常溫，無催化劑條件下能夠發(fā)生固化的固化劑大多是胺類，因此水性環(huán)氧固化劑改性的原理就是對多元胺進行改性，使其具有親水性，又可以完成對水性環(huán)氧樹脂體系的固化。[11]

(二)研究現(xiàn)狀

1.I型水性環(huán)氧固化劑

對于I型水性環(huán)氧體系，固化劑需有固化和乳化的功能。Stark利用端羧基聚醚醇同環(huán)氧樹脂與間苯二甲胺反應(yīng)生成的端環(huán)氧胺加成物進行反應(yīng)，得到了酰胺化多胺，利用冰醋酸，最后封端形成I型水性環(huán)氧固化劑。

2.Ⅱ型水性環(huán)氧固化劑

在Ⅱ型水性環(huán)氧樹脂體系中，環(huán)氧樹脂已經(jīng)先配成了乳液，水性環(huán)氧固化劑只要起交聯(lián)劑的作用。Klein利用多乙烯多胺同雙酚A環(huán)氧樹脂和聚氧乙烯二縮水甘油醚所反應(yīng)形成的環(huán)氧樹脂分散體反應(yīng)得到端胺基加成物，利用冰醋酸，最后封端形成了Ⅱ型水性環(huán)氧固化劑。

五、結(jié)語

水性環(huán)氧樹脂的應(yīng)用在生活的各方各面的開始增多，環(huán)氧樹脂的水性化的方法國內(nèi)已經(jīng)開始研究了很多，而相應(yīng)有自主產(chǎn)權(quán)的水性環(huán)氧固化劑研究較少。為了使涂膜的性能最優(yōu)，研究關(guān)于水性環(huán)氧樹脂體系和水性環(huán)氧固化劑搭配問題是有必要的。

【參考文獻】(References)

[1]趙志軍，劉俊龍，王瑤.水性環(huán)氧樹脂的研究進展[J].化學(xué)工程師.2007，138(3)：34-37.

[2]胡登華，官仕龍，陳協(xié)，等.水性環(huán)氧樹脂的研究進展[J].武漢工程大學(xué)報，2011，33(10)：9-12.

[3]姜英濤.轉(zhuǎn)相乳化[J].上海涂料，2001，(6)：7-8.

[4]Kojima S，Watanable Y.Development of high performance waterborne coating：emulsify-cation of epoxy resin[J].Polymer English and Science，1993，33(5)：253-259.

[5]何青峰，陳志明.水性環(huán)氧乳化劑合成與乳液制備工藝探討[J].化學(xué)反應(yīng)工程與工藝，200，20(3)：255-259.

[6]任天斌，黃艷霞，范亞平，等.自乳化水性環(huán)氧固化劑制備及性能[J].建筑材料學(xué)報，2006，9(3)：317-322.

[7]汪娟麗，李玉虎，張曉娜.環(huán)氧樹脂水性化化學(xué)改性的研究進展及其應(yīng)用[J].涂料工業(yè)，2007，37(11)：49-52.

[8]楊勛蘭，孫培勤，劉大壯.環(huán)氧-丙烯酸樹脂乳液的研究[J].涂料涂裝與電鍍，2005，3(2)：19-22.

[9]李士強，張亞峰，鄺健政，等.陽離子型水性環(huán)氧樹脂灌漿材料的制[J].新型建材材料，2009，53(4)：53-57.

[10]周繼亮，張道洪，王坤.非離子型化學(xué)改性水性環(huán)氧樹脂的合成[J].涂料工業(yè)，2009，39(2)：30-36.

[11]陳鋌，施雪珍，等，雙組分水性環(huán)氧樹脂涂料[J].高分子通報，2002(6)：63-70.