水性环氧技术及其相关领域应用配套详解.pdf

一、水性环氧树脂的发展

在经历了多年的研发和创新，水性环氧树脂产品在性能、品种和应用有了突

飞猛进的发展。水性环氧树脂及其固化体系也以其独特的、优异的性能和新型产

品的不断涌现，使其成为性能优异、品种众多、适应性广泛的一类重要的树脂产

品。谈到水性环氧树脂的发展，至今已经历经三代：

第一代水性环氧是直接将乳化剂与环氧树脂混合进行乳化，在水中经高速机

械搅拌后得到环氧乳液。这种方法的缺点是乳液的粒径大，粒径分布宽，乳液的

稳定性差，并且由于乳液里含有游离的乳化剂，在涂膜遇水时乳化剂会从表面析

出造成漆膜耐水性下降，因而限制了它的应用。

第二代水性环氧是水溶性固化剂乳化油溶性环氧树脂。当水溶性固化剂与环

氧树脂混合固化时，由于固化剂是亲水的，导致固化剂在环氧粒子表面的浓度比

内部要高，表面发生固化反应而形成硬壳，阻碍了环氧粒子的凝结成膜，最终涂

膜中环氧树脂和固化剂的分布不均匀，影响了漆膜的性能，该技术在水性环氧地

坪领域具有广泛的应用。

此外，这一代水性环氧体系的另一种制备方法是将环氧树脂先制成环氧乳液，

这样能够增大与水溶性固化剂的接触面，但由于环氧树脂与固化剂在亲疏水性以

及溶度参数上存在很大的差异，不能有效解决涂膜中环氧树脂与固化剂的分布不

均匀问题，也限制了它的进一步应用。

第三代水性环氧是20世纪90年代开发而成的。该体系向环氧树脂和固化

剂的分子结构中同时引入了反应型非离子型乳化剂，体系中不再含有游离的乳化

剂，并且两组份的溶度参数接近，环氧乳液和固化剂具有很好的相容性，固化后

漆膜性能可以达到甚至超过溶剂型环氧树脂。由于具

有优良的使用性能，使其具有广阔的应用前景。

二、水性环氧技术

水性环氧树脂是助力实现涂料水性化的原材料之一，近年来在配方与工艺技

术方面也已趋于成熟。

市面上大多的环氧树脂是不溶于水的粘稠液体或固体，实现环氧树脂水性化

就是将水溶性差的环氧树脂以微粒或液滴的方式分散在水中。目前实现环氧树脂

水性化主要有这几种方法：机械法；固化剂乳化法；相反转法；化学改性法。

1、直接乳化法（机械乳化法）

直接乳化法是将事先磨至微米级别的固体环氧树脂与含有乳化剂的水溶液

在高速搅拌下混合，得到水性环氧乳液。此种分散方法虽然简单方便，但制得乳

液粒径较大，粒子易碰撞沉降，乳液稳定性差，而且在成膜过程中，因粒子过大，

固化剂扩散困难，易在颗粒表面发生反应，导致漆膜固化程度和致密性下降，光

泽度下降等问题。

2、固化剂乳化法

固化剂乳化法是指使用自乳化水性环氧固化剂直接与液体环氧树脂混合，制

备水性环氧树脂涂料的一种方法。此时环氧树脂一般不预先乳化，固化剂不仅具

有固化环氧树脂的功能，还需要在混合时起到乳化环氧树脂的作用。这类自乳化

型水性环氧固化剂一般是在固化剂分子结构中引入了环氧树脂分子链段，使得固

化剂和环氧树脂具有相似的分子链段，因此能够起到乳化环氧树脂的作用。由于

在固化剂分子结构中引入了环氧树脂链段和表面活性链段，因此自乳化型固化剂

和环氧树脂的相容性较好，利用固化剂乳化法得到的水性环氧树脂涂层一般具有

等均采用此方法应用于环氧地坪领域。

3、相反转乳化法

相反转法是目前制备水性环氧乳液最为常见的方法，首先在合适的温度下将

软化的环氧树脂与乳化剂在高速搅拌下混合均匀，慢慢滴加去离子水，随着加入

水越来越多，体系逐步从油包水向水包油转化，得到可加水稀释的乳液。乳化剂

的合成与选择至关重要。乳化剂的亲水亲油值（HLB值）至关重要，根据相似

相溶的原理，若选择的乳化剂具有和环氧树脂相似的结构，可以提高乳化的效果，

提高乳液的稳定性。蓝德堡公司的环氧乳液MT-HY01正是先通过分子设计制备

了合适的环氧乳化剂，然后采用相反转技术乳化而成，此方法操作简单，且制备

的乳液粒径较小，稳定性好，在实际中应用最广。

5、化学乳化法（自乳化法）

环氧树脂中具有环氧基、羟基等反应活性较高的基团，可通过化学改性法，

将亲水性较强的链段接入到环氧树脂链段中，常用的亲水链段含有羧基、羟基、

氨基和磺酸基等基团。化学改性法无需外加乳化剂属于内乳化法，体系的亲水基

团多少以及亲水基团的亲水性对所得的水性环氧乳液性能和漆膜性能有很大的

影响。通常情况下，化学改性法得到的乳液稳定性较好，乳液粒径可达几十到几

百纳米之间，制得的漆膜致密性好。与以上乳化方法相比，化学改性法制得的乳

液性能更为优异，实用价值更强