水性環(huán)氧樹脂體系能夠有效的降低揮發(fā)性有機物的使用，符合環(huán)保要求，因此在工業(yè)生產和生活中得到了廣泛的應用。密切常用的環(huán)氧樹脂涂料大部分是溶劑型的，其中的揮發(fā)物則含有易燃易爆的有毒物質，在揮發(fā)的過程中直接排放到大自然中，在陽光的作用下會形成煙霧或者酸雨，對環(huán)境產生了比較大的破壞作用。水性涂料以及高固體份涂料等環(huán)保型的涂料日益得到了人們的重視，因此得到了比較快的發(fā)展，而且水性涂料在使用的過程中還具有節(jié)省資源、有機物排放量比較低的優(yōu)點。

　　1.環(huán)氧樹脂的性能簡介環(huán)氧樹脂是常用的熱固性樹脂，在熱固性樹脂中的用量比較大，而且應用比較廣泛。在環(huán)氧樹脂中含有獨特的環(huán)氧基、羥基以及醚鍵等活性基團，所以能夠表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。環(huán)氧樹脂具有許多種類，而且性能各異，還具有非常多的改性劑、促進劑、添加劑等，可以組成多種組合，從而得到性能不同的環(huán)氧固化體系，能夠滿足各種性能和工藝的要求。

　　環(huán)氧樹脂具有良好的力學性能，其分子結構緊密，具有非常強的內聚力，其力學性能比不飽和的聚酯樹脂、酚醛樹脂等熱固性樹脂優(yōu)良的多。而且還具有黏結強度高，粘接性能優(yōu)異等優(yōu)點，其中含有的羥基、環(huán)氧基、醚鍵等具有比較大的活性，決定了其良好的黏接強度，可以用來作為結構膠。對于大部分金屬和非金屬材料都具有良好的粘接性，例如木材、玻璃、陶瓷等。但是大部分環(huán)氧樹脂都不能溶于水，對環(huán)境有比較大的危害，給其施工、運輸以及存儲等都帶來了不便，因此用水來作為溶劑的水性環(huán)氧樹脂受到了人們的重視[2]。水性環(huán)氧樹脂不但對環(huán)境比較友好，而且可以在潮濕的界面上施工，而且使用簡單，對于施工環(huán)境的要求不高，便于清洗、存儲等優(yōu)點，因此成為了環(huán)氧樹脂發(fā)展的主要方向。

　　環(huán)氧樹脂的分子結構中含有羥基、環(huán)氧基以及醚鍵等基團，從而表現(xiàn)出了一系列優(yōu)異的物理性能，例如具有良好的絕緣性能和機械性能以及耐化學性能等，在復合材料基體、膠粘劑、涂料等方面得到了廣泛的應用。為了進一步的提高其使用性能，降低環(huán)氧樹脂材料對于環(huán)境的危害，加強其水溶性研究非常重要。環(huán)氧樹脂的水性改善是在環(huán)氧樹脂的大分子上加入強的親水基團，然后使其具有自乳化和水溶性的功能，常見的水性改性劑有羥基、氨基、羧基等化合反應。對環(huán)氧樹脂水性化的重要方法是成鹽的方法，在其分子的骨架上引入極性基團，然后使其親水因子在水中分散。具體的操作中可以先把環(huán)氧樹脂變成含有堿基團的樹脂，然后利用堿或者酸來中和成為鹽來水性化的方法。其中利用堿中和的方法應用的比較多，如：利用不包含的脂肪酸、丙烯酸類單體和聚合物等化合物，其次還可以利用二元酸和環(huán)氧樹脂上的雙鍵進行加成反應，最后用堿來中和成為鹽，最終得到水性環(huán)氧樹脂乳液。

　　2.水性環(huán)氧丙烯酸乳液的合成和應用性能分析在環(huán)氧樹脂的水性改性中對于環(huán)氧基的處理比較靈活，在固化反應中除了環(huán)氧基和固化劑發(fā)生交聯(lián)之后，還可以依靠引進的羧基、羥基等官能團和固化劑發(fā)生交聯(lián)固化。在環(huán)氧樹脂的水性化方法中，有多種方法可以選擇，例如可以引入不飽和的脂肪酸和環(huán)氧樹脂酯化反應來生成環(huán)氧酯，環(huán)氧樹脂還可以和干性油脂酸酯化而得到環(huán)氧酯底漆。環(huán)氧丙烯酸酯型是其中應用最為廣泛的方法，可以利用丙烯酸類的單體或者聚合物和環(huán)氧樹脂發(fā)生接枝共聚，生成具有酸性基團的環(huán)氧丙烯酸樹脂，然后用堿中和。環(huán)氧樹脂和異氰酸酯預聚物反應之后可以得到含有氨基、羧基、羥基的環(huán)氧異氰酸酯樹脂。

　　在合成環(huán)氧丙烯酸乳液的過程中，單體的選擇十分重要，可以選擇不同的單體組合來滿足漆膜特性的要求。在合成水性環(huán)氧丙烯酸乳液之前，首先應當合成水性環(huán)氧丙烯酸樹脂。其原材料主要有工業(yè)級的丙烯酸、丙烯酸羥丙酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、二甲基乙醇胺、丁醇、乙二醇醚類溶劑、環(huán)氧樹脂、過氧化苯甲酰。在安裝有溫度計、回流冷凝器以及攪拌器的四口燒瓶中加入環(huán)氧樹脂和丁醇等，加熱到110℃，均勻攪拌的狀態(tài)下加入有過氧化苯甲酰的混合單體，加入完成之后，保溫至轉化率大于98%。然后加入乙二醇醚類溶劑、二甲基乙醇胺，此時環(huán)氧丙烯酸樹脂的pH值達到7~7.5，然后用水稀釋達到其固含量的50%±2%，然后得到淡黃色透明粘稠狀的水性環(huán)氧丙烯酸樹脂。水性環(huán)氧丙烯酸涂漆的配料如下表所示：制作工藝，將水性環(huán)氧丙烯酸樹脂、專用稀釋劑、分散劑投放到調漆缸中，攪拌均勻后加入顏填料，分散均勻之后用砂磨機研磨，其細度達到≤30μm，然后再加入水性環(huán)氧丙烯酸樹脂、水性氨基樹脂、稀釋劑攪拌均勻之后，過濾即得到成品。在合成環(huán)氧丙烯酸樹脂的過程中，其關鍵是單體的選擇，可以選擇不同的單體組合來滿足涂料漆膜的使用要求。共聚物的玻璃化溫度對于合成成功與否具有密切的關系，在共聚物轉化的過程中，其許多物理性能都發(fā)生了劇烈的變化。可以根據推算出的共聚物的玻璃化溫度來調整環(huán)氧樹脂的硬度，并且加入羧基和羥基使其達到水溶性和交聯(lián)官能團。在合成水溶性樹脂的方法中，可以用有機胺中和環(huán)氧丙烯酸樹脂上的羧基使其表現(xiàn)出水溶性。有機胺具有一定的揮發(fā)性，在涂料加工的過程中釋放出醇基，它能夠和涂料中的氨基樹脂發(fā)生反應，從而形成具有良好性能的交聯(lián)涂膜。胺的選擇不同，對于涂料的性能、粘度、涂膜固化以及貯存時的穩(wěn)定性等都具有重要的影響。二甲基乙醇胺用量比較少，在使用之后涂膜的表面不容易形成缺陷，所以可以選擇二甲基乙醇胺來作為中和劑來提高環(huán)氧丙烯酸樹脂的水溶性，還要調節(jié)涂料的粘度和涂膜的流平性�？梢酝ㄟ^加入少量的醇和醇醚類親水性助溶劑的方法，在本方法中選擇使用丁醇、乙二醇醚類溶劑來作為助溶劑。助溶劑和水按照一定的比例混合使用，得到的涂料在施工的過程中粘度合適、固體分高，而且涂膜的外觀和流平性比較好。由于乙二醇醚類溶劑對人體的健康具有危害性，在實際生產中可以用丙二醇醚類溶劑來替代。環(huán)氧丙烯酸樹脂和水性氨基樹脂能夠交聯(lián)成膜，最終成為不溶不熔的涂膜，氨基樹脂的用量對涂膜的物理性能如硬度、耐沖擊性附著力等具有重要的影響。水性涂料用水來作為溶劑，而且大部分樹脂都表現(xiàn)出弱堿性，水性涂料在顏料的使用上和傳統(tǒng)的溶劑型涂料的使用存在比較大的不同。對于水性涂料來說，其顏料要滿足在水中不發(fā)脹、耐高溫以及遇水不返粗，其酸堿度接近中性等。如果pH太高，容易造成樹脂皂化；如果pH值太低，容易導致樹脂分層。

       對于涂料的性能來說，其質量的好壞和成膜的底料具有密切的關系，成膜物質決定了涂層的理化性能。合成工藝對于乳液的水分散穩(wěn)定性具有重要的影響，為了得到良好的實驗效果，要選擇使用合適的原料合成工藝，從而得到性能優(yōu)異的涂膜。在合成的過程中聚合穩(wěn)定對于聚合穩(wěn)定性和產品的質量具有重要的影響，溫度是其中關鍵的因素。如果反應的溫度過高，就容易導致引發(fā)劑的分解速度加快。在環(huán)氧樹脂和丙烯酸單體的共聚反應中，存在著羧基單體之間的共聚反應和羧基單體和環(huán)氧樹脂的共聚反應。如果反應溫度不同，那么反應的程度也不一樣，反應程度高的，環(huán)氧樹脂上的羧基單體就比較多，導致其水溶性也比較好；如果其接枝上的羧基數(shù)量比較少，那么環(huán)氧樹脂的穩(wěn)定性和水溶性也就比較低。當溫度比較低的時候，反應的轉化率比較低，這主要是由于引發(fā)劑在達到分解溫度的時候產生自由基，而自由基在反應的過程中需要一定的能量。