水性環(huán)氧樹(shù)脂通常是指環(huán)氧樹(shù)脂以微粒、液滴或膠體形式分散于水相中所形成的乳液、水分散體或水溶液，三者之間的區(qū)別在于環(huán)氧樹(shù)脂分散相的粒徑不同。根據(jù)制備方法的不同，環(huán)氧樹(shù)脂水性化有以下四種方法：機(jī)械法、化學(xué)改性法、相反轉(zhuǎn)法和固化劑乳化法等。

　　1、機(jī)械法

　　機(jī)械法即直接乳化法，可用球磨機(jī)、膠體磨、均氏器等將固體環(huán)氧樹(shù)脂預(yù)先磨成微米級(jí)的環(huán)氧樹(shù)脂粉末，然后加入乳化劑水溶液，再通過(guò)機(jī)械攪拌將粒子分散于水中;或?qū)h(huán)氧樹(shù)脂和乳化劑混合，加熱到適當(dāng)?shù)臏囟?，在激烈的攪拌下逐漸加入水而形成乳液。用機(jī)械法制備水性環(huán)氧樹(shù)脂乳液的優(yōu)點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單，所需乳化劑用量較少，但乳液中環(huán)氧樹(shù)脂分散相微粒尺寸較大，粒子形狀不規(guī)則且尺寸分布較寬，所配得的乳液穩(wěn)定性差，粒子之間容易相互碰撞而發(fā)生凝結(jié)現(xiàn)象，并且該乳液的成膜性能也欠佳。當(dāng)然提高攪拌分散時(shí)的溫度可以促進(jìn)乳化劑分子在環(huán)氧樹(shù)脂微粒表面更為有效地吸附，使得環(huán)氧樹(shù)脂微粒能較為穩(wěn)定地分散在水相中。

　　2、化學(xué)改性法

　　化學(xué)改性法又稱(chēng)自乳化法，即將一些親水性的基團(tuán)引入到環(huán)氧樹(shù)脂分子鏈上，或嵌段或接枝，使環(huán)氧樹(shù)脂獲得自乳化的性質(zhì)， 當(dāng)這種改性聚合物加水進(jìn)行乳化時(shí)，疏水性高聚物分子鏈就會(huì)聚集成微粒，離子基團(tuán)或極性基團(tuán)分布在這些微粒的表面，由于帶有同種電荷而相互排斥，只要滿(mǎn)足一定的動(dòng)力學(xué)條件，就可形成穩(wěn)定的水性環(huán)氧樹(shù)脂乳液，這是化學(xué)改性法制備水性環(huán)氧樹(shù)脂的基本原理。根據(jù)引入的具有表面活性作用的親水基團(tuán)性質(zhì)的不同，化學(xué)改性法制備的水性環(huán)氧樹(shù)脂乳液可分為陰離子型、陽(yáng)離子型和非離子型三種。

　　陰離子型

　　通過(guò)適當(dāng)?shù)姆椒ㄔ诃h(huán)氧樹(shù)脂分子鏈中引入羧酸、磺酸等功能性基團(tuán)，中和成鹽后的環(huán)氧樹(shù)脂就具備了水可分散的性質(zhì)。常用的改性方法有功能性單體擴(kuò)鏈法和自由基接枝改性法。功能性單體擴(kuò)鏈法是利用環(huán)氧基與一些低分子擴(kuò)鏈劑如氨基酸、氨基苯甲酸、氨基苯磺酸等化合物上的胺基反應(yīng)，在環(huán)氧樹(shù)脂分子鏈中引入羧酸、磺酸基團(tuán)，中和成鹽后就可分散在水相中。自由基接枝改性法是利用雙酚A環(huán)氧樹(shù)脂分子鏈中的亞甲基活性較大，在過(guò)氧化物作用下易于形成自由基，能與乙烯基單體共聚，可將丙烯酸、馬來(lái)酸酐等單體接枝到環(huán)氧樹(shù)脂分子鏈中，再中和成鹽后就可制得能自乳化的環(huán)氧樹(shù)脂。

　　陽(yáng)離子型

　　含胺基的化合物與環(huán)氧樹(shù)脂反應(yīng)生成含叔胺或季胺堿的環(huán)氧樹(shù)脂，再加入揮發(fā)性有機(jī)一元弱酸如醋酸中和得到陽(yáng)離子型的水性環(huán)氧樹(shù)脂。這類(lèi)改性后的環(huán)氧樹(shù)脂在實(shí)際中應(yīng)用較少，這是因?yàn)樗原h(huán)氧固化劑通常是含有胺基的堿性化合物，兩個(gè)組分混合后，體系容易出現(xiàn)破乳和分層現(xiàn)象而影響該體系的使用性能。

　　非離子型

　　一般多在環(huán)氧樹(shù)脂鏈上引入親水性聚氧乙烯基團(tuán)，同時(shí)保證每個(gè)改性環(huán)氧樹(shù)脂分子中有兩個(gè)或兩個(gè)以上環(huán)氧基，所得的改性環(huán)氧樹(shù)脂不用外加乳化劑即能自分散于水中形成乳液。如用分子量為4000~20000的雙環(huán)氧端基乳化劑與環(huán)氧當(dāng)量為190的雙酚A環(huán)氧樹(shù)脂和雙酚A混合，以三苯基膦化氫為催化劑進(jìn)行反應(yīng)，可制得含親水性聚氧乙烯、聚氧丙烯鏈端的環(huán)氧樹(shù)脂，該樹(shù)脂不用外加乳化劑便可溶于水，且耐水性增強(qiáng)。另外，這種方法制得的粒子較細(xì)，通常為納米級(jí)，前面兩種方法制得的粒子較大，通常為微米級(jí)。從此意義上講，化學(xué)法雖然制備步驟多，成本高，但在某些方面具有實(shí)際意義。

相關(guān)文章：