2006年4月12日訊：采用環氧樹脂和非離子型表面活性劑反應合成反應型水性環氧乳化劑，并將具有表面活性的分子鏈段引入到環氧樹脂分子鏈中，再用相反轉技術制備水性環氧樹脂乳液，是當前環氧樹脂水性的重要途徑。近研究發現，乳化劑合成時表面活性劑分子量、環氧樹脂分子量，乳化劑構型、乳化劑濃度和乳化劑合成的反應時間對乳液穩定性都有相當影響。
    水性環氧樹脂是指環氧樹脂以微?；蛞旱蔚男问椒稚⒃谝运疄檫B續相的分散介質中而配制的穩定分散體系。由于環氧樹脂本身不溶于水，不能直接加水進行乳化，因而要制得水性環氧樹脂乳液，必須設法在其分子鏈中引入有親水作用的分子鏈段或者加入親水組分。根據制備方法的不同，環氧樹脂水性化有機械法、化學改性法和相反轉法。據環氧樹脂行業協會(www.epoxy-e.cn)專家介紹，用機械法制備水性環氧樹脂乳液的優點是工藝簡單，所需乳化劑用量較少，但乳液中環氧樹脂分散相微粒尺寸較大(約50μm 左右)，粒子形狀不規則且尺寸分布較寬，所配得的乳液穩定性差且乳液的成膜性能也不是很好。用化學改性法制備的水性環氧樹脂乳液中分散相粒子的尺寸很小(約為幾十到幾百個納米)，但化學改性法的制備步驟不易控制，產品的成本也較高。相反轉法是一種制備高分子樹脂乳液較為有效的方法，幾乎可將所有的高分子樹脂借助于外加乳化劑的作用并通過物理乳化的方法制得相應的乳液。
    相反轉原指多組分體系中的連續相在一定條件下相互轉化的過程，如在油/水/乳化劑體系中，其連續相由水相向油相或從油相向水相的轉變，在連續相轉變區體系的界面張力低、分散相的尺寸小。通過相反轉法將高分子樹脂乳化為乳液，其分散相的平均粒徑一般為1～2μm。為了克服外加低分子量乳化劑乳化環氧樹脂的缺點，國內已開發出新型的具有反應性的水性環氧乳化劑，通過將具有表面活性作用的分子鏈段引入到環氧樹脂分子鏈中，大大改善了乳化劑與環氧樹脂的相容性。然后用該乳化劑并借助于相反轉技術制備水性環氧樹脂乳液。用相反轉技術制備水性環氧樹脂乳液時，影響乳液穩定性和分散相粒徑的因素很多。主要是：乳化劑的化學結構及其濃度，乳化劑合成時所用環氧樹脂和表面活性劑的分子量，乳化劑合成時反應時間等，其中乳化劑濃度對環氧樹脂乳液的穩定性和分散相粒徑影響為顯著。
    關于乳化劑化學結構對乳液穩定性的影響，研究表明：在合成乳化劑的時候，當環氧基和羥基的當量比是1:1時，乳化劑一端為親油性的環氧基，另一端為親水性的羥基，乳化劑的分子鏈很長，乳化劑的分子量很高，能將環氧樹脂微粒充分包覆，對環氧樹脂微粒的乳化能力較強，因此制得的乳液的穩定性也就相對較好。當環氧基和羥基的當量比為1:2時，乳化劑分子鏈兩端為羥基，親水性過強而親油性過弱，絕大部分乳化劑分子以膠束形式停留在水相中，對環氧樹脂的乳化作用不強，因而配得的乳液的穩定性很差。同理，當環氧基和羥基的當量比為2:1時，乳化劑分子鏈的兩端為環氧基，乳化劑親油性過強而親水性過弱，乳化劑分子中的羥基與水相之間的氫鍵作用不是很強，乳化效果也不是很好。

    乳化劑濃度對乳液穩定性也有影響。環氧樹脂行業協會專家介紹說，乳化劑含量達到13%時，所制備的乳液穩定性較好，離心機3000rpm轉30min也不會出現分層和破乳現象，并且乳液分散相微粒的平均粒徑較小，一般在1μm左右；反之，當乳化劑含量很低(如5%)時，乳液的穩定性很差，室溫環境下放置1d后就出現分層現象，分散相微粒的粒徑也很大。乳化劑含量對乳液分散相微粒的粒徑影響十分顯著。當乳化劑含量低于臨界膠束濃度時，乳液中分散相微粒的粒徑隨乳化劑含量的增加快速下降。但當乳化劑含量達到臨界膠束濃度后，乳液的分散相微粒的粒徑有所減小，但變化的比較緩慢，并且乳液的穩定性也沒有很大提高，這可能是由于在臨界膠束濃度以后，體系已發生完全相反轉，多余的乳化劑分子只停留在水相中，不能對已乳化的分散相微粒進行再乳化，因而對環氧樹脂的微粒貢獻不大，乳液穩定性也沒有明顯提高。

    合成乳化劑時的表面活性劑分子量對乳液穩定性和環氧樹脂平均粒徑的影響研究則表明，乳化劑隨著表面活性劑分子量的增加有親水性增強的趨勢，導致這一變化的原因是乳化劑分子中的親水鏈段與水相之間的氫鍵作用力隨表面活性劑分子量的增加而增大。合成乳化劑時的表面活性劑分子量較大時，乳化劑分子鏈中親水鏈段較長，親水性較好，這樣的乳化劑對環氧樹脂的乳化效果較好，因而形成的乳液分散相尺寸較小，不會因為分散相粒子之間的相互碰撞而發生凝結現象。

    研究還發現合成乳化劑的環氧樹脂分子量對乳液穩定性的影響。環氧樹脂行業協會(www.epoxy-e.cn)專家介紹說，通過用高分子量環氧樹脂和表面活性劑反應來合成乳化劑可改善乳化劑與環氧樹脂的相容性，當然也有可能是因為高分子量環氧樹脂分子鏈中含有多個羥基，合成乳化劑后，這些羥基與水相之間形成較強的氫鍵作用，提高了乳化劑與水相之間的相互作用力，因而配制的乳液的穩定性較好。

    合成乳化劑的反應時間對乳液穩定性的影響此前業界研究較多。新研究認為，合成乳化劑時的反應時間對乳液穩定性有很大的影響，一般控制反應時間在4～8小時為宜。這是因為合成乳化劑的反應時間過短，則加成反應進行的不是很充分，有一部分表面活性劑和環氧樹脂以游離狀態存在，并且生成的乳化劑分子的鏈段相對較短，乳化效果不是很好，所制得的乳液中分散相尺寸較大，穩定性較差。反之，若合成乳化劑的反應時間過長，則又可能會引起可逆反應或其它副反應，使得所合成的乳化劑的乳化效果不理想，乳液穩定性反而變差。