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第 7 期 聂长华，等: 环氧树脂水性化的研究进展 ·1281·
在相反转过程中，乳液体系的电导率、表面张 当温度过高时，体系黏度降低有助于乳化和均匀分
力和黏度在相反转点处会发生急剧变化，因此可通 散，然而高温条件下乳液粒子热运动加剧，各小液
过监测体系电导率和黏度等数据来判断相反转的进 滴易于碰撞集聚，最终造成环氧乳液粒径的增大而
程。由于环氧树脂的黏度受温度条件影响显著，因 使得稳定性下降。另外，搅拌速度也是一个重要的
此在利用相反转法制备水性环氧树脂乳液时，要充 影响因素。当低速搅拌时，剪切力较小，会使得分
分考虑到温度变化对体系的影响 [14] ，对于高分子环 散效果不佳，以致液滴较大，从而降低了乳液稳定
氧树脂，黏度较大，乳化时一般需要适当加热，甚 性；当搅拌速度过高时，剪切力过大，会使得乳液
至还要加入一定量的助溶剂以降低黏度 [15] 。 产生破乳现象，无法形成均匀的水性环氧乳液。所
Xu [16] 等以一种嵌段共聚物作为环氧树脂的乳 以合成适宜的乳化剂、确定最优乳化剂用量、控制乳
化剂，通过流动视频显微镜在倒置前区域的形态学 化温度以及搅拌速度是优化相反转法的有效路径。
分析研究了环氧树脂乳化过程中电导率和黏弹性的
突变情况，用相反转技术制得可稳定储存 3 个月以 3 化学改性法
上的水性环氧乳液。连海兰 [17] 等先将氯化胆碱和丙
化学改性法也叫自乳化法，是当前将环氧树脂
三醇按照一定摩尔比混合，在加热搅拌条件下反应
水性化的主要方法。其主要是利用环氧树脂中活性
得到无色透明的低共熔溶剂，再用该溶剂催化活化
木质素磺酸钠，将活化后的木质素磺酸钠与 OP-10 基团与具有亲水功能的极性基团进行化学反应，向
按照一定比例混合制得复合乳化剂，再运用相反转 环氧树脂分子结构中接入具有亲水性能的基团或链
法制备出绿色环保、可在 950 r/min 离心条件下 段，使得改性后的环氧树脂具有亲水性，而不需要
170 min 稳定不分层的水性环氧乳液。李金凤 [18] 等 外加乳化剂对其乳化分散就能制备水性环氧树脂乳
将山梨糖醇脂肪酸酯和十二烷基硫酸钠按照一定的 液。常见的环氧树脂水性化改性剂主要是分子结构
比例混合配制成复合乳化剂，通过相反转技术将环 中含有羧基、羟基、胺基等强亲水性基团的化合物。
氧树脂乳化成稳定乳液。讨论研究了混合制成的复 在进行化学改性时，需要严格设计改性剂和环氧树
合乳化剂的 HLB 值和浓度、乳化温度对乳液粒径大 脂中参与改性的反应基团的比例，在向环氧树脂分
小与粒度分布以及乳液稳定性的影响，确定了制备 子结构中接入强亲水基团或链段的同时，通过系列
粒径大小均匀、分布较窄且稳定性最好的环氧乳液 实验优化反应温度和反应时间等因素，尽可能的抑
时复合乳化剂的 HLB 值、质量分数和乳化温度。陈 制副反应的产生，保留其环氧基，以提高环氧树脂
坤 [19] 等以环氧树脂、偏苯三酸酐及聚乙二醇作为单 后续固化交联程度，保持其优异的性能。根据反应
体，在催化剂三氟化硼乙醚的作用下，合成出一种 进程和原理的不同，化学改性法一般可分为酯化反
含羧基和羟基双亲水基团的棕黄色黏性多嵌段环氧 应型、醚化反应型和接枝反应型。
乳化剂，然后利用相反转法，在该双官能度环氧乳 3.1 酯化反应型
化剂的乳化作用下制备出水性环氧树脂乳液，探究 酯化反应型化学改性主要是通过有机酸和无机
了该环氧乳化剂的乳化性能，讨论了乳化剂用量和 酸与环氧树脂进行酯化反应，再向反应产物中加入
乳化温度对水性环氧乳液稳定性的影响情况，研究 弱碱（通常用醇胺或氨水）将其中和成盐，从而达
并确定了乳化过程中最佳催化剂用量、反应温度和 到将环氧树脂水性化的目的 [21] 。根据参与酯化反应
反应时间，成功制备出平均粒径为 312 nm、可稳定 的基团不同，可将其大致分为两种：反应 a，羧酸
贮存 4 个月以上的水性环氧乳液，其环氧转化率高 与环氧树脂的环氧基进行开环反应生成酯基；反应
达 94.2%。 b，羧酸与环氧树脂主链上游离的羟基进行酯化反
相反转法制备水性环氧树脂乳液，具有与机械 应。其反应原理如下图所示。
法相似的优点，例如操作简单、成本较低、加入乳
化剂的量较少等。此外，制备的乳液粒径较小，可
达纳米级，并且稳定性较高，可存放 2~3 个月 [20] 。
然而，和机械法一样，寻找合适的乳化剂种类与乳 酯化反应 a
化剂用量最优值是相反转法乳化效果的关键所在。
同时，乳化温度也是相反转过程中的重要因素。温
度较低时，虽然有利于发生相反转，但是低温时体
系黏度较高，不利于分散均匀，使得乳化效果较差；
酯化反应 b
