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·1280· 精细化工 FINE CHEMICALS
化学改性法和固化剂乳化法。
本文结合国内外水性环氧树脂的研究现状，从
制备水性环氧树脂乳液的方法、原理、工艺流程、
重要影响因素以及各方法的优缺点等方面进行了系
统分析和总结，并对今后的发展趋势作出了展望。
1 机械法
机械法通常也叫直接乳化法，是指在高速机械
剪切作用下通过球磨机、胶体磨或均质器将环氧树
脂剪碎成细小颗粒状，然后加入适量的环氧乳化剂
并混合均匀，在适当的温度和高速机械分散条件下，
逐渐向体系中加入去离子水，直至其形成均一、稳
定的环氧树脂乳液，其制备流程如下图所示。
机械法制备水性环氧树脂乳液，其优点有生产
成本较为低廉、操作流程相对简单、乳化剂的加入
量相对较少等。然而，由于高分子量双酚 A 型环氧
树脂在常温下呈现固态，且熔点较高，用机械法乳
化效果不佳，因此机械法一般仅适用于对较低分子
[6]
量双酚 A 型环氧树脂的水性化 。此外，机械法制
备的水性环氧树脂乳液粒径相对较大（>10 μm），且
乳液颗粒形态不规则，粒度分布宽度较大，乳液的
稳定性不好，一般只能稳定存在 7~ 10 d
可选取的乳化剂种类也较少，由于部分乳化剂（表
面活性剂）残留在乳液中，其成膜和涂膜外观等其
[9]
他性能也有所下降 。
Hess [10] 等采用双酚 A 型环氧树脂和聚乙二醇为
反应物，路易斯酸为催化剂，以胺封端产物，得到
了可用作水性环氧树脂分散体的乳化剂，乳化效果
显著，乳化剂质量分数只需 7%即可将环氧树脂乳化
良好。黄娟萍 [11] 等通过 2-氨基-5-磺酸基苯甲酸与环
氧树脂 E-44 反应得到一种含磺酸基和羧基等强亲
水性基团的新型阴离子环氧乳化剂，同时利用环氧
树脂与聚乙二醇 6000 反应生成非离子型乳化剂，最
后将两种乳化剂按不同比例复配，获得一种乳化效
果优异的复合乳化剂，用其制备的乳液可以稳定存
放 3 个月以上，固含量提高了 10%。Liu
剂十二烷基苯磺酸钠和聚乙烯醇混合，预聚合聚硫
化橡胶，得到新型乳化剂聚硫化橡胶乳液，再将其
作为改性剂，并以水性胺分散体作为固化剂，制备
水性环氧防腐涂层，测试结果显示，该涂层具有优
异的整体机械性能，表现为附着力 0 级、柔韧性 1
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mm、铅笔硬度 2H、抗冲击强度可达 50 kg/cm 以上，
且耐化学性显著，可耐水 60 d 不泛白气泡、可分别
在质量分数为 10%的硫酸溶液和氢氧化钠溶液中稳
定存在 25 d。郭利 [13] 等先将聚乙二醇和六氢苯酐在
催化剂对甲苯磺酸的作用下进行酯化反应，得到羧
基封端的酯化反应液，再用该反应液的羧基与三羟
甲基丙三缩水甘油的环氧基进行开环反应，合成了
多嵌段双官能非离子环氧乳化剂，然后按照一定比
例将环氧树脂和乳化剂混合，在高速分散的条件下
逐渐加入去离子水，制备出平均粒径 0.84 µm、离散
度低、稀释稳定性达 40 d、可在 3000 r/min 离心条
件下不分层、室温下可稳定贮存 5 个月的水性环氧
乳液。
机械法成功与否的关键因素是乳化剂的选择。
乳化剂是一种表面活性剂，其分布在乳液颗粒表面，
阻止乳液小颗粒之间的相互凝结和聚沉，使形成的
乳液得以稳定存在。乳化剂的亲水亲油平衡（HLB）
值是衡量其在乳化过程中乳化性能最常见的评价尺
度，乳化剂与环氧树脂的相容性直接决定了环氧乳
液的稳定性及涂膜的性能。此外，乳化剂的用量会
对环氧乳液产生重要影响，其在体系中的含量直接
关系到分散相粒径的大小与形态，从而决定了乳液
的稳定性。当乳化剂用量不足时，乳化效果不佳，
使得环氧乳液粒径较大，以致乳液稳定性较差；然
而当乳化剂用量较多时，多余的乳化剂会残留在乳
液中，导致环氧乳液成膜后的涂层相关性能下降。
所以针对不同的环氧树脂乳液体系，应当选取或合
成制备与环氧树脂相匹配的乳化剂，并且通过对比
[7-8] 。另外，
实验优化出体系中的乳化剂用量。
2 相反转法
相反转法是制备高分子量环氧树脂乳液常用的
有效方法之一，是指在多组分体系中，用适当的方
式使得乳液的连续相和分散相发生反转。用相反转
法制备水性环氧树脂乳液时，首先将环氧树脂与合
适的乳化剂充分混合均匀，然后向其中逐渐加入去
离子水，同时用高速分散机对其进行搅拌，开始加
入去离子水的量较少，乳液体系呈现油包水（W/O）
状态，随着去离子水量的逐渐提高，乳液体系黏度
缓慢下降，直至体系黏度迅速降低，此时乳液由油
包水变为水包油（O/W）状态，即制得稳定均一的
[12] 等将乳化 水性环氧树脂乳液 [14] 。其具体制备原理和流程如下
图所示。