目前，制備水性環(huán)氧樹脂體系的方法主要有4種：直接乳化法、相反轉(zhuǎn)乳化法、自乳化法以及固化劑乳化法。

1、直接乳化法

直接乳化法又稱機械法，通過球磨機、膠體磨、超聲波震蕩、高速攪拌、均質(zhì)機乳化等手段將環(huán)氧樹脂磨碎或分散均勻，在乳化劑水溶液的作用下，再通過機械攪拌將粒子分散于水中;或?qū)h(huán)氧樹脂和乳化劑混合，加熱到適當?shù)臏囟?，在激烈攪拌下逐漸加入水而形成乳液。可采用的乳化劑有聚氧乙烯烷芳基醚、聚氧乙烯烷基酯等O/W型的乳化劑。自乳化法的優(yōu)點是工藝簡單，乳化劑的用量較少，但乳液中環(huán)氧樹脂分散相微粒的尺寸較大，約50 μm左右，粒子形狀不規(guī)則且粒徑分布較寬，所以配制的乳液穩(wěn)定性差，時間一長乳液就會分層，并且乳液的成膜性能也不是很好。

2、相反轉(zhuǎn)乳化法

相反轉(zhuǎn)法是在高速剪切作用下，先在不加水的條件下將外加乳化劑和環(huán)氧樹脂混合均勻，隨后在一定的剪切條件下緩慢地向體系中加入蒸餾水，隨著加水量的增加，整個體系逐步由W/O向O/W轉(zhuǎn)變，形成均勻穩(wěn)定的水可稀釋體系。在此過程中水性環(huán)氧樹脂乳液的許多性質(zhì)會發(fā)生突變，如體系的粘度、導電性和表面張力等，通過測定體系乳化過程中的電導率和粘度的變化即可判斷相反轉(zhuǎn)是否完全。該乳化過程可在室溫環(huán)境下進行，對于固體環(huán)氧樹脂，則需要借助于少量有機溶劑或加熱來降低環(huán)氧樹脂的本體粘度，然后再進行乳化。相反轉(zhuǎn)乳化法的機理為在較高的乳化劑用量下，將乳化劑(E相)與油相(O相)混溶獲得的可溶化油，在加水過程中先轉(zhuǎn)變成層狀液晶結(jié)構(gòu)，再轉(zhuǎn)變成乳化劑連續(xù)相所包裹的油滴凝膠狀乳狀液(O/E)結(jié)構(gòu)，之后才轉(zhuǎn)變成O/W型乳狀液。一方面，乳化過程的中間狀態(tài)是O/E結(jié)構(gòu)，其連續(xù)相E相是乳化劑，它把油滴分散溶解使之不能聚集變大，因此能夠獲得乳膠顆粒粒徑比較小的乳狀液。另一方面，在相反轉(zhuǎn)點附近，相界面的表面張力非常低，降低了使連續(xù)相破碎成分散相所需能量，在機械功作用下就可以使連續(xù)相(O相)轉(zhuǎn)變?yōu)榉稚⑾?。相反轉(zhuǎn)法的特點是制備方法簡便、易實施，獲得的分散相的平均粒徑為1～2 μm，所以穩(wěn)定性依然較差，且含有較多的乳化劑，對涂膜的耐水性、硬度以及耐溶劑性均有不良影響。

3、自乳化法

自乳化法又稱化學改性法，通過對環(huán)氧樹脂分子進行改性，將極性基團引入到環(huán)氧樹脂分子的非極性鏈上，使它成為親水親油的兩親聚合物，這類改性后的高聚物又稱離聚體。當加水進行乳化時，離聚體的疏水鏈端聚集，極性基團則分布在微粒的表面，所以這些微粒之間存在電荷斥力，只要滿足一定的動力學條件，就可形成穩(wěn)定的水性環(huán)氧樹脂乳液。

在環(huán)氧樹脂中，環(huán)氧基的存在使其具有較好的反應活性，因為環(huán)氧基為三元環(huán)，張力大，C、O電負性的不同使該三元環(huán)具有極性，容易受到親核試劑或親電試劑進攻而發(fā)生開環(huán)反應;分子骨架上所懸掛的羥基雖然具有一定反應活性，但由于空間位阻，其反應活性較差。在環(huán)氧樹脂中引入具有親水性的極性基團，如離子型磺酸基、羧酸基和胺基，非離子型的聚醚等，極性基團的濃度、親水性能、環(huán)氧樹脂的分子量及鏈結(jié)構(gòu)等均影響乳液的狀態(tài)。用化學改性法制備的水性環(huán)氧樹脂乳液中分散相粒子的尺寸較小，約為幾十到幾百納米。但化學改性法的制備步驟不易控制，產(chǎn)品的成本也較高。根據(jù)反應類型的不同，現(xiàn)有的自乳化方法可分為醚化反應型、酯化反應型和接枝型。

4、環(huán)氧樹脂固化劑乳化法

這類體系中的環(huán)氧樹脂一般預先不乳化，而由水性環(huán)氧固化劑在使用前混合乳化，因而這類固化劑要既是交聯(lián)劑又是乳化劑。水性環(huán)氧固化劑是以多胺為基礎(chǔ)，對多胺固化劑進行加成、接枝、擴鏈和封端，在其分子中引入具有表面活性作用的非離子型表面活性鏈段，對低分子量的液體環(huán)氧樹脂具有良好的乳化作用。用固化劑乳化法制備水性環(huán)氧樹脂體系的優(yōu)勢是在使用前由固化劑直接乳化環(huán)氧樹脂，不需考慮環(huán)氧樹脂乳液的儲存穩(wěn)定性和凍融穩(wěn)定性;缺點是配得的乳液適用期短。

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