雙組分水性環氧樹脂涂料
摘要：簡述了雙組分水性環氧樹脂涂料的特點及其用途，分別介紹了水性環氧樹脂乳液和水性環氧固化劑的制備方法、雙組分水性環氧樹脂涂料的分類、混合體系的固化成膜機理和適用期的判斷。后給出了對水性環氧樹脂涂料進行配方設計時應考慮的因素。
關鍵詞：水性環氧樹脂乳液、水性環氧固化劑、成膜機理、適用期、配方設計
1 概況
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得的穩定分散體系[1,2]。由于環氧樹脂是線型結構的熱固性樹脂，所以施工前必須加入水性環氧固化劑，在室溫環境下發生化學交聯反應，環氧樹脂固化后就改變了原來可溶可熔的性質而變成不溶不熔的空間網狀結構，顯示出優異的性能。水性環氧樹脂涂料除了具有溶劑型環氧樹脂涂料的諸多優點，如對眾多底材具有極高的附著力，固化后的涂膜耐腐蝕性和耐化學藥品性能優異，并且涂膜收縮小、硬度高、耐磨性好、電氣絕緣性能優異等，還具有不含有機溶劑或揮發性有機化合物含量較低，不會造成空氣污染，因而滿足當前環境保護的要求；同時以水作為分散介質，價格低廉、無氣味、不燃，儲存、運輸和使用過程中的安全性也大為提高；再次是水性環氧樹脂涂料的操作性能好，施工工具可用水直接清洗。水性環氧樹脂涂料的突出優勢還表現在該混合體系可在室溫和潮濕的環境中固化，有合理的固化時間，并保證有很高的交聯密度，這是通常的水性丙烯酸涂料和水性聚氨酯涂料所無法比擬的。
通過對環氧樹脂基材、固化劑以及各種改性劑和助劑的合理選擇，就可制備出性能各異的水性環氧樹脂涂料。水性環氧樹脂涂料的諸多性能特點決定了其與溶劑型或無溶劑型環氧樹脂涂料相比具有更為廣泛的應用前景。目前水性環氧樹脂涂料的應用主要包括下面幾個方面：⑴、在工業地坪涂裝方面，可作為高性能環境適應型地坪涂料替代溶劑型環氧樹脂涂料，也可作為聚合物成分摻入水泥砂漿制成高性能聚合物砂漿地坪材料[3]；⑵、配成清漆可用于木質地板，替代目前市場上廣泛使用的溶劑型聚氨酯水晶地板漆，配成色漆可替代溶劑型環氧樹脂和聚氨酯磁漆，用于廚房、家具和機械設備等[1]；⑶、借助于水性環氧樹脂涂料優良的機械性能和與水泥良好的配伍性制備高強混凝土，其中水性環氧樹脂涂料作為輔助成分加到混凝土或水泥砂漿中，并可提高混凝土的抗滲性；⑷、利用環氧樹脂對水泥材料和眾多有機材料良好的粘接性能以及環氧樹脂本身優異的機械性能和耐化學藥品性能作為混凝土粘接劑和防水堵漏材料；⑸、利用環氧樹脂優異的耐腐蝕性作為防腐蝕涂料，用作鋼鐵和船舶的防腐底漆[4-6]；⑹、與其它通用乳液（如聚丙烯酸乳液、水性聚氨酯）配合使用，起協同效應得到具有不同性能的涂層。
2 水性環氧樹脂乳液的制備方法
環氧樹脂本身不溶于水，不能直接加水進行乳化，要制備穩定的水性環氧樹脂乳液，必須設法在其分子鏈中引入強親水鏈段或者在體系中加入親水親油組分。根據制備方法的不同，環氧樹脂水性化有以下三種方法：機械法、化學改性法和相反轉法。
2.1 機械法
將固體環氧樹脂預先磨成微米級的環氧樹脂粉末，在加熱的條件下加入乳化劑水溶液，通過激烈的機械攪拌即可制得水性環氧樹脂乳液[7]。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，約為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，粒子之間容易相互碰撞而發生凝結現象，并且該乳液的成膜性能也欠佳。當然提高攪拌分散時的溫度可以促進乳化劑分子在環氧樹脂微粒表面更為有效地吸附，使得環氧樹脂微粒能較為穩定地分散在水相中。
2.2 化學改性法
化學改性法是通過對環氧樹脂分子進行改性，將離子基團或極性基團引入到環氧樹脂分子的非極性鏈上，使它成為親水親油的兩親性聚合物，從而具有表面活性劑的作用，這類改性后的高聚物又稱離聚體（ionomer）[2,8]。當這種改性聚合物加水進行乳化時，疏水性高聚物分子鏈就會聚集成微粒，離子基團或極性基團分布在這些微粒的表面，由于帶有同種電荷而相互排斥，只要滿足一定的動力學條件，就可形成穩定的水性環氧樹脂乳液。用化學改性的方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。根據引入的具有表面活性作用的親水基團性質的不同，自乳化型水性環氧樹脂乳液可分為陰離子型、陽離子型和非離子型三種。
2.2.1 陰離子型
通過適當的方法在環氧樹脂分子鏈中引入羧酸、磺酸等功能性基團，中和成鹽后的環氧樹脂就具備了水可分散的性質。常用的改性方法有功能性單體擴鏈法和自由基接枝改性法。功能性單體擴鏈法[9]是利用環氧基與一些低分子擴鏈劑如氨基酸、氨基苯甲酸、氨基苯磺酸等化合物上的胺基反應，在環氧樹脂分子鏈中引入羧酸、磺酸基團，中和成鹽后就可分散在水相中。自由基接枝改性法[10]是利用雙酚A環氧樹脂分子鏈中的亞甲基活性較大，在過氧化物作用下易于形成自由基，能與乙烯基單體共聚，可將丙烯酸、馬來酸酐等單體接枝到環氧樹脂分子鏈中，再中和成鹽后就可制得能自乳化的環氧樹脂。
2.2.2 陽離子型
含胺基的化合物與環氧樹脂反應生成含叔胺或季胺堿的環氧樹脂，再加入揮發性有機一元弱酸如醋酸中和得到陽離子型的水性環氧樹脂[8]。這類改性后的環氧樹脂在實際中應用較少，這是因為水性環氧固化劑通常是含有胺基的堿性化合物，兩個組分混合后，體系容易出現破乳和分層現象而影響該體系的使用性能。
2.2.3 非離子型
通過含親水性的聚氧乙烯鏈段的羥基或胺基與環氧樹脂分子中的環氧基反應，將聚氧乙烯鏈段引入到環氧樹脂分子鏈中，得到含非離子親水鏈段的水性環氧樹脂，該改性的環氧樹脂分散在水相中形成的體系具有很好的穩定性，分散相粒子的平均粒徑小于1um，并且該分散體系與水性環氧固化劑混合后的適用期也有所延長[1]。同時在引入聚氧乙烯鏈段后，交聯固化后的網鏈分子量有所提高，交聯密度下降，形成的涂膜有一定的增韌作用。
2.3 相反轉法
相反轉是一種制備高分子樹脂乳液較為有效的方法[7,11]，幾乎可將所有的高分子樹脂借助于外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[12]原指多組分體系（如油/水/乳化劑）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，因而分散相的尺寸小。用相反轉法制備水性環氧樹脂乳液的具體過程是在高速剪切作用下先將外乳化劑和環氧樹脂混合均勻，隨后在一定的剪切條件下緩慢地向體系中加入蒸餾水，隨著加水量地增加，整個體系逐步由油包水向水包油轉變，形成均勻穩定的水可稀釋體系。在這過程中，水性環氧樹脂乳液的許多性質會發生突變，如體系的粘度、導電性和表面張力等，通過測定體系乳化過程中的電導率和粘度的變化[13,14]就可判斷相反轉是否完全。該乳化過程可在室溫環境下進行，對于固體環氧樹脂，則需要借助于少量有機溶劑或進行加熱來降低環氧樹脂本體的粘度，然后再進行乳化。
3 水性環氧固化劑
水性環氧樹脂涂料一般用在室溫固化的場合[1]。多乙烯多胺，如二乙烯三胺、三乙烯四胺及間苯二胺是常用的溶劑型環氧樹脂固化劑，但它們一般溶于水，在氣溫較低或空氣濕度較大時會由于該類固化劑吸收空氣中的水分、二氧化碳而使得涂膜泛白，附著力下降。而且多乙烯多胺本身容易揮發，并有刺激性氣味，與環氧樹脂的相容性也較差，成膜后會有部分多乙烯多胺在涂膜表面析出而造成缺陷。實際使用的水性環氧固化劑大多為它們的改性產物，包括酰胺化多胺[5]、聚酰胺[15]和環氧-多胺加成物，通過在多乙烯多胺分子中引入非極性基團，改善了它們與環氧樹脂的相容性。早期酰胺化多胺用作水性環氧樹脂涂料的固化劑，由于酰胺化的多胺具有乳化劑的功能，因而低分子量的液體環氧樹脂不需要預先乳化，而由酰胺化的多胺在施工前混合乳化，具有施工性能好、適用期長等優點，但固化后涂膜的性能不佳，耐水性和耐化學藥品性能差。
由于酰胺化的多胺和聚酰胺類固化劑的缺點，改性后涂膜的性能又沒有明顯的提高，因此目前研究的水性環氧固化劑主要指環氧-多胺類加成物。通過對多乙烯多胺進行改性，使其成為性能良好的水性環氧固化劑，保證固化后的涂膜性能接近溶劑型環氧樹脂涂料，具體的改性方法如下：
⑴、提高它與環氧樹脂的相容性,這有利于分散后環氧樹脂乳液的穩定性并可避免固化后由于固化劑析出而造成的表面缺陷。提高相容性的途徑是與單環氧化合物或多環氧化合物反應。典型的芳香族單環氧化合物為苯基或甲苯基環氧丙基醚，典型的脂肪族單環氧化合物為丁基環氧丙基醚，典型的芳香族多環氧化合物為雙酚A型環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂和酚醛環氧樹脂。
⑵、如果是由水性環氧固化劑在施工前對液體環氧樹脂進行混合乳化，這類固化劑必須既是交聯劑又是乳化劑，因而改性后的多胺-環氧加成物應有表面活性劑的作用，具體的改性途徑是在多胺-環氧加成物的分子鏈中引入具有表面活性作用的分子鏈段，這部分鏈段在體系中起內乳化劑的作用[16,17]。
⑶、延長水性環氧樹脂涂料的適用期。要延長水性環氧樹脂涂料的適用期，通常有必要降低水性環氧固化劑的活性。多乙烯多胺分子中包括伯胺氫和仲胺氫，而伯胺氫的活性要比仲胺氫高得多，通過封端劑將伯胺氫反應掉是降低多胺-環氧固化劑活性的有效途徑。封端劑一般為單環氧化合物，如丁基環氧丙基醚、苯基環氧丙基醚和甲苯基環氧丙基醚。但從相容性角度考慮，采用脂肪族單環氧化合物和芳香族單環氧化合物配合使用更為合適。
⑷、保持良好的水可分散性。多乙烯多胺是水溶性的，但與環氧樹脂加成后，其親水性有所下降，因此合成時必須考慮親水親油平衡，使其改性后的多胺-環氧固化劑仍有良好的水可分散性。一般采用成鹽的方法，一方面中和一部分伯胺氫，另一方面又可適當地提高其親水性。通常選用有機揮發性一元弱酸（如醋酸），它在固化后基本揮發掉，不會影響涂膜的耐腐蝕性和耐化學藥品性。
4 水性環氧樹脂涂料的分類
室溫固化的水性環氧樹脂涂料體系一般分為下面4類：
⑴、Ⅰ型水性環氧樹脂體系，由低分子量的液體環氧樹脂（環氧當量在190左右）和水性環氧固化劑組成[1,16,17]。這類體系中的環氧樹脂一般預先不乳化，而由水性環氧固化劑在使用前混合乳化，因而這類固化劑必須既是交聯劑又是乳化劑。水性環氧固化劑合成時是以多乙烯多胺為基礎，通過在其分子中引入具有表面活性作用的分子鏈段，使其成為兩親性分子，能夠很好地分散或溶解在水中，從而對低分子量的液體環氧樹脂具有良好的乳化作用。Ⅰ型水性環氧樹脂體系的優點是可配成零VOC（Volatile organic compound） 和NHAP(Non-hazardous air pollutant)的涂料，涂膜硬度增長較快。其缺點是采用的樹脂是低分子量的液體環氧樹脂，在水分蒸發后仍需要經過一定的反應時間才能達到表干；體系的粘度隨擱置時間的延長而快速增加，表現為適用期短，約為2～4小時；并且在適用期范圍內體系流變性能也不穩定。
⑵、Ⅱ型水性環氧樹脂體系，由高分子量的固體環氧樹脂乳液和水性環氧固化劑組成[18]。環氧樹脂是親油性分子，其親水親油平衡值（HLB）小于3，要得到穩定的水性環氧樹脂乳液，應在其分子中引入具有表面活性作用的親水鏈段，如聚氧乙烯聚氧丙烯鏈段，同時在引入這種鏈段后，交聯形成的網鏈分子量有所提高，交聯密度下降，所以對涂膜有一定的增韌作用。實際上使用的大多數高分子量固體環氧樹脂乳液都是以低分子量的液體環氧樹脂為原料，采用含聚氧乙烯聚氧丙烯鏈段的環氧丙基醚通過雙酚A擴鏈和低分子量環氧樹脂反應，將聚氧乙烯聚氧丙烯鏈段引入到環氧樹脂分子鏈中，該產物用水和乙二醇醚類稀釋就可得到穩定的水性環氧樹脂乳液[19]。由于Ⅱ型水性環氧樹脂體系中的環氧樹脂已預先配成乳液，不需要水性環氧固化劑再對環氧樹脂進行乳化，因而只需具有交聯劑的功能。水性環氧樹脂體系的固化反應是水性環氧固化劑分子中的胺基與環氧樹脂分子中的環氧基反應，而高分子量環氧樹脂的反應活性較低分子量環氧樹脂小，因此Ⅱ型水性環氧樹脂體系的適用期較Ⅰ型的長，但同時也造成涂膜的硬度增加緩慢。加入少量成膜助劑可改善Ⅱ型水性環氧樹脂體系的成膜性能，Ⅱ型水性環氧樹脂體系涂膜后，一旦水分蒸發，即使環氧樹脂還未交聯固化也已成固體狀態，達到表干的要求，因而Ⅱ型水性環氧樹脂體系的表干時間較Ⅰ型的短[20]。
⑶、Ⅲ型水性環氧樹脂體系，由低分子量的液體環氧樹脂乳液和水性環氧固化劑組成，低分子量液體環氧樹脂乳液一般采用相反轉技術制備。為了克服外加低分子量表面活性劑乳化環氧樹脂的缺點，開發出新型的反應性環氧樹脂乳化劑。通過將具有表面活性作用的分子鏈段結合到環氧樹脂分子鏈中，這樣該乳化劑分子中既含有表面活性作用的鏈段（親水鏈段），又含有環氧樹脂鏈段（親油鏈段），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就可配制分散相平均粒徑為約1～2μm的低分子量液體環氧樹脂乳液。同時該反應性乳化劑分子末端還含有環氧基，可與水性環氧固化劑分子中的胺基反應，成膜后乳化劑分子不會從固化體系中析出，并對涂膜有一定的增韌作用。
⑷、Ⅳ型水性環氧樹脂體系，由水性環氧樹脂乳液和聚氨酯改性環氧固化劑組成。環氧樹脂涂料具有附著力高、絕緣性能好、硬度高等優點，但形成的涂膜的柔韌性和耐磨性則不及聚氨酯涂料，因此用適量的聚氨酯改性環氧樹脂，可制得綜合性能良好的聚氨酯改性環氧固化劑，用它來固化水性環氧樹脂乳液可以改善水性環氧樹脂涂料的性能。聚氨酯改性環氧固化劑的具體合成路線為聚氨酯先和聚醚多元醇反應，在聚氨酯分子鏈中引入親水基團，制得聚氨酯預聚物,再將此預聚物與環氧樹脂進行接枝反應，反應結束后加入三乙胺中和成鹽，同時在水相中進行擴鏈和分散。
5 水性環氧樹脂體系的固化成膜機理
水性環氧樹脂涂料是一種乳液涂料[1]，其成膜機理與一般的聚合物乳液涂料如丙烯酸乳液的成膜有很大的區別，同時與溶劑型環氧樹脂涂料的成膜也不完全相同。一般聚合物乳液涂料的固化成膜為一物理過程，分散相粒子的玻璃化溫度較低，在水分揮發后就形成緊密堆積的結構，并在毛細管壓力作用下凝結成膜。在溶劑型環氧樹脂涂料體系中，環氧樹脂和固化劑均以分子形式溶解在有機溶劑中，形成的體系是均相的，固化反應在分子之間進行，因而固化反應進行得比較完全，所形成的涂膜也是均相的[16-17]。
水性環氧樹脂涂料為多相體系，環氧樹脂以分散相形式分散在水相中，水性環氧固化劑則溶解在水中。圖1為水性環氧樹脂涂料的固化成膜示意圖[18]，將兩個組分混合后的體系涂布在基材上，在比較適宜的溫度條件下，水分蒸發得很快。當大部分水分蒸發后，環氧樹脂乳膠粒子相互接觸，形成緊密堆積的結構，殘余的水分和固化劑分子則處在環氧樹脂分散相粒子的間隙處。隨著水分的進一步蒸發，環氧樹脂分散相粒子開始凝結，形成更為緊密的六邊形排列結構。與此同時，固化劑分子擴散到環氧樹脂分散相粒子的界面及其內部發生固化反應。該固化成膜機理也可解釋為水性環氧樹脂體系由水包油的狀態向油包水轉變，與用相反轉法配制環氧樹脂乳液的過程剛好相反[21]。
假定用相反轉法配制的水性環氧樹脂乳液中分散相粒子的平均粒徑為0.5μm，又設其密度為1.16g/mL，環氧樹脂分子量為1000，并不考慮在水中的溶脹，則可計算出每個環氧樹脂乳膠粒中含有4.6×107個分子，所以水性環氧樹脂體系的固化是由固化劑向環氧樹脂分散相粒子的擴散速度所決定的，這與溶劑型環氧樹脂體系相比其固化成膜過程更為復雜[20]。固化劑分子先和環氧樹脂分散相粒子的表面接觸發生固化反應，隨著固化反應的進行，環氧樹脂分散相的分子量和玻璃化溫度逐漸提高，使得固化劑分子向環氧樹脂分散相粒子內部的擴散速度逐漸變慢，這就意味著環氧樹脂分散相粒子內部進行的固化反應較其表面的少，內部交聯密度也較低。同時隨著固化反應的進行，環氧樹脂分散相粒子逐漸變硬，粒子之間也很難相互作用而凝結成膜。因而水性環氧樹脂涂料同溶劑型環氧樹脂涂料相比，很難形成均相、完全固化的涂膜。因此，對于水性環氧樹脂涂料，其固化是否充分主要取決于以下兩個因素：
（1）、環氧樹脂分散相粒子的粒徑。在保證水性環氧固化劑用量相同的情況下，環氧樹脂分散相粒子的粒徑較小時，粒子表面的固化劑濃度較為適中，表面固化速度較慢，固化劑分子有足夠的時間擴散到整個環氧樹脂分散相粒子，使之固化完全，因而可以形成均勻、完全固化的涂膜。反之，分散相粒子尺寸較大時，粒子表面的固化劑濃度相對較高，導致表面快速固化；隨著固化反應的進行，環氧樹脂分散相粒子的表觀粘度不斷增大，其玻璃化溫度也會逐漸提高，使得固化劑分子向環氧樹脂粒子內部擴散速度逐漸變慢，環氧樹脂粒子內部來不及固化而致使涂膜固化不完全。
（2）、環氧固化劑與環氧樹脂的相容性。提高環氧固化劑與環氧樹脂的相容性，有利于水性環氧樹脂乳液分散后體系的穩定性，并且兩者的相容性越好，環氧固化劑越容易向環氧樹脂微粒內部擴散，有利于固化反應的進行。
6 適用期
雙組分反應性涂料都有一個適用期的問題。由于水性環氧樹脂體系與溶劑型環氧樹脂體系的固化成膜機理有所不同，因而適用期的判斷準則也不完全相同[16,18]。對溶劑型環氧樹脂體系，體系的粘度隨擱置時間的延長而不斷增大，故該體系的適用期可用粘度隨時間的變化來表示，即從兩個組分混合至體系粘度增大到無法施工的時間。但對水性環氧樹脂體系，則不能用體系粘度隨時間的變化來判定。環氧樹脂乳液以及相應配得的清漆都會顯示出觸變性和假塑性，屬于典型的水分散體系。水性環氧樹脂涂料的兩個組分混合后體系粘度變化比較復雜，有的體系的粘度隨擱置時間的延長逐步增加，而有的體系粘度在兩個組分混合后迅速下降，并在較長時間內基本保持不變。
兩個體系采用相同的乳液和不同的固化劑，研究發現曲線a的粘度隨著擱置時間的延長而逐步提高，是I型水性環氧樹脂體系，而曲線b所代表的體系則屬于II型水性環氧樹脂體系。對于II型水性環氧樹脂體系粘度呈下降趨勢的現象可作以下的分析：因為II型水性環氧樹脂體系所用的環氧－多胺固化劑是水溶性的，當兩個組分混合后，環氧樹脂以微粒形式分散在環氧固化劑水溶液中，該體系的粘度主要由水相的粘度決定。隨著擱置時間的延長，水性環氧固化劑分子從水相不斷向環氧樹脂微粒表面及其內部擴散，致使水相中的固化劑濃度不斷下降，宏觀上就表現為體系的粘度不斷降低[20]。當環氧樹脂微粒表面的表觀粘度增大到一定程度時，固化劑分子向其內部的擴散速度有所減慢，體系的粘度也就基本保持不變。因此，用體系粘度隨擱置時間的變化來確定水性環氧樹脂體系的適用期是不可靠的，而應選擇別的特征參數，如涂膜光澤度、玻璃化溫度[21]等等。
7 水性環氧樹脂涂料的配方設計
通過對環氧樹脂、水性環氧固化劑、顏填料以及各種助劑的選擇，可制備性能不同的水性環氧樹脂涂料[1]。因而在設計水性環氧樹脂涂料的配方時需考慮以下因素：
⑴、環氧樹脂與水性環氧固化劑的當量比[20]。環氧樹脂與水性環氧固化劑的當量比因水性環氧樹脂涂料的類型不同而有較大差異，對于Ⅰ型水性環氧樹脂體系，由于是用水性環氧固化劑直接乳化低分子量的液體環氧樹脂，體系中具有表面活性作用的鏈段較高，適當提高兩者的當量比，可降明顯改善涂膜的耐水性和硬度，一般控制在比理論值高5～10%的范圍內[16,17]。對其它類型的水性環氧樹脂體系，若適當增加環氧樹脂的用量，有助于提高涂膜的耐水性和耐腐蝕性，這是因為環氧樹脂是親油的，而水性環氧固化劑的親水性較強，適量減少水性環氧固化劑就可提高該體系的親油性。在某些情況下，若采用環氧固化劑過量，則有助于提高涂膜的固化速度和交聯密度，從而有利于提高涂膜的耐溶劑性、耐污染性、附著力、干燥速度等，關于這一點可根據具體應用場合而加以調整。
⑵、顏填料。根據水性環氧樹脂涂料的應用要求來選擇恰當的顏填料[22]。對耐酸堿介質的場合，可采用氧化鐵紅和沉淀硫酸鋇等顏填料；對于有耐光和耐熱要求的場合，可采用氧化鋅和云母氧化鐵等顏填料；若要增加涂膜的耐化學藥品性和提高其機械性能，則應選擇云母和滑石粉類的填料。當然，考慮到水性環氧固化劑呈弱堿性，應避免采用酸性的顏填料，避免兩組分混合后出現破乳和分層情況。水性環氧樹脂涂料是雙組分涂料，顏填料既可加到環氧樹脂乳液組分中，也可以加在水性環氧固化劑組分中，但為了使用方便，應使加入顏填料后的兩個組分的當量比較為接近。
⑶、助劑。助劑是水性環氧樹脂涂料生產、儲存及施工過程中不可缺少的組分之一，應充分利用各種助劑對涂料以及終涂膜性能的作用，有針對性地選用各種助劑。水性環氧樹脂涂料應選用的助劑有成膜助劑、消泡劑、分散劑、流變調節劑等，具體選擇時應考慮與水性環氧樹脂體系的相容性，避免出現凝膠和涂膜浮油等缺陷。
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（上海綠嘉水性涂料有限公司 施雪珍）
關鍵詞：水性環氧樹脂乳液、水性環氧固化劑、成膜機理、適用期、配方設計
1 概況
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得的穩定分散體系[1,2]。由于環氧樹脂是線型結構的熱固性樹脂，所以施工前必須加入水性環氧固化劑，在室溫環境下發生化學交聯反應，環氧樹脂固化后就改變了原來可溶可熔的性質而變成不溶不熔的空間網狀結構，顯示出優異的性能。水性環氧樹脂涂料除了具有溶劑型環氧樹脂涂料的諸多優點，如對眾多底材具有極高的附著力，固化后的涂膜耐腐蝕性和耐化學藥品性能優異，并且涂膜收縮小、硬度高、耐磨性好、電氣絕緣性能優異等，還具有不含有機溶劑或揮發性有機化合物含量較低，不會造成空氣污染，因而滿足當前環境保護的要求；同時以水作為分散介質，價格低廉、無氣味、不燃，儲存、運輸和使用過程中的安全性也大為提高；再次是水性環氧樹脂涂料的操作性能好，施工工具可用水直接清洗。水性環氧樹脂涂料的突出優勢還表現在該混合體系可在室溫和潮濕的環境中固化，有合理的固化時間，并保證有很高的交聯密度，這是通常的水性丙烯酸涂料和水性聚氨酯涂料所無法比擬的。
通過對環氧樹脂基材、固化劑以及各種改性劑和助劑的合理選擇，就可制備出性能各異的水性環氧樹脂涂料。水性環氧樹脂涂料的諸多性能特點決定了其與溶劑型或無溶劑型環氧樹脂涂料相比具有更為廣泛的應用前景。目前水性環氧樹脂涂料的應用主要包括下面幾個方面：⑴、在工業地坪涂裝方面，可作為高性能環境適應型地坪涂料替代溶劑型環氧樹脂涂料，也可作為聚合物成分摻入水泥砂漿制成高性能聚合物砂漿地坪材料[3]；⑵、配成清漆可用于木質地板，替代目前市場上廣泛使用的溶劑型聚氨酯水晶地板漆，配成色漆可替代溶劑型環氧樹脂和聚氨酯磁漆，用于廚房、家具和機械設備等[1]；⑶、借助于水性環氧樹脂涂料優良的機械性能和與水泥良好的配伍性制備高強混凝土，其中水性環氧樹脂涂料作為輔助成分加到混凝土或水泥砂漿中，并可提高混凝土的抗滲性；⑷、利用環氧樹脂對水泥材料和眾多有機材料良好的粘接性能以及環氧樹脂本身優異的機械性能和耐化學藥品性能作為混凝土粘接劑和防水堵漏材料；⑸、利用環氧樹脂優異的耐腐蝕性作為防腐蝕涂料，用作鋼鐵和船舶的防腐底漆[4-6]；⑹、與其它通用乳液（如聚丙烯酸乳液、水性聚氨酯）配合使用，起協同效應得到具有不同性能的涂層。
2 水性環氧樹脂乳液的制備方法
環氧樹脂本身不溶于水，不能直接加水進行乳化，要制備穩定的水性環氧樹脂乳液，必須設法在其分子鏈中引入強親水鏈段或者在體系中加入親水親油組分。根據制備方法的不同，環氧樹脂水性化有以下三種方法：機械法、化學改性法和相反轉法。
2.1 機械法
將固體環氧樹脂預先磨成微米級的環氧樹脂粉末，在加熱的條件下加入乳化劑水溶液，通過激烈的機械攪拌即可制得水性環氧樹脂乳液[7]。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，約為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，粒子之間容易相互碰撞而發生凝結現象，并且該乳液的成膜性能也欠佳。當然提高攪拌分散時的溫度可以促進乳化劑分子在環氧樹脂微粒表面更為有效地吸附，使得環氧樹脂微粒能較為穩定地分散在水相中。
2.2 化學改性法
化學改性法是通過對環氧樹脂分子進行改性，將離子基團或極性基團引入到環氧樹脂分子的非極性鏈上，使它成為親水親油的兩親性聚合物，從而具有表面活性劑的作用，這類改性后的高聚物又稱離聚體（ionomer）[2,8]。當這種改性聚合物加水進行乳化時，疏水性高聚物分子鏈就會聚集成微粒，離子基團或極性基團分布在這些微粒的表面，由于帶有同種電荷而相互排斥，只要滿足一定的動力學條件，就可形成穩定的水性環氧樹脂乳液。用化學改性的方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。根據引入的具有表面活性作用的親水基團性質的不同，自乳化型水性環氧樹脂乳液可分為陰離子型、陽離子型和非離子型三種。
2.2.1 陰離子型
通過適當的方法在環氧樹脂分子鏈中引入羧酸、磺酸等功能性基團，中和成鹽后的環氧樹脂就具備了水可分散的性質。常用的改性方法有功能性單體擴鏈法和自由基接枝改性法。功能性單體擴鏈法[9]是利用環氧基與一些低分子擴鏈劑如氨基酸、氨基苯甲酸、氨基苯磺酸等化合物上的胺基反應，在環氧樹脂分子鏈中引入羧酸、磺酸基團，中和成鹽后就可分散在水相中。自由基接枝改性法[10]是利用雙酚A環氧樹脂分子鏈中的亞甲基活性較大，在過氧化物作用下易于形成自由基，能與乙烯基單體共聚，可將丙烯酸、馬來酸酐等單體接枝到環氧樹脂分子鏈中，再中和成鹽后就可制得能自乳化的環氧樹脂。
2.2.2 陽離子型
含胺基的化合物與環氧樹脂反應生成含叔胺或季胺堿的環氧樹脂，再加入揮發性有機一元弱酸如醋酸中和得到陽離子型的水性環氧樹脂[8]。這類改性后的環氧樹脂在實際中應用較少，這是因為水性環氧固化劑通常是含有胺基的堿性化合物，兩個組分混合后，體系容易出現破乳和分層現象而影響該體系的使用性能。
2.2.3 非離子型
通過含親水性的聚氧乙烯鏈段的羥基或胺基與環氧樹脂分子中的環氧基反應，將聚氧乙烯鏈段引入到環氧樹脂分子鏈中，得到含非離子親水鏈段的水性環氧樹脂，該改性的環氧樹脂分散在水相中形成的體系具有很好的穩定性，分散相粒子的平均粒徑小于1um，并且該分散體系與水性環氧固化劑混合后的適用期也有所延長[1]。同時在引入聚氧乙烯鏈段后，交聯固化后的網鏈分子量有所提高，交聯密度下降，形成的涂膜有一定的增韌作用。
2.3 相反轉法
相反轉是一種制備高分子樹脂乳液較為有效的方法[7,11]，幾乎可將所有的高分子樹脂借助于外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[12]原指多組分體系（如油/水/乳化劑）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，因而分散相的尺寸小。用相反轉法制備水性環氧樹脂乳液的具體過程是在高速剪切作用下先將外乳化劑和環氧樹脂混合均勻，隨后在一定的剪切條件下緩慢地向體系中加入蒸餾水，隨著加水量地增加，整個體系逐步由油包水向水包油轉變，形成均勻穩定的水可稀釋體系。在這過程中，水性環氧樹脂乳液的許多性質會發生突變，如體系的粘度、導電性和表面張力等，通過測定體系乳化過程中的電導率和粘度的變化[13,14]就可判斷相反轉是否完全。該乳化過程可在室溫環境下進行，對于固體環氧樹脂，則需要借助于少量有機溶劑或進行加熱來降低環氧樹脂本體的粘度，然后再進行乳化。
3 水性環氧固化劑
水性環氧樹脂涂料一般用在室溫固化的場合[1]。多乙烯多胺，如二乙烯三胺、三乙烯四胺及間苯二胺是常用的溶劑型環氧樹脂固化劑，但它們一般溶于水，在氣溫較低或空氣濕度較大時會由于該類固化劑吸收空氣中的水分、二氧化碳而使得涂膜泛白，附著力下降。而且多乙烯多胺本身容易揮發，并有刺激性氣味，與環氧樹脂的相容性也較差，成膜后會有部分多乙烯多胺在涂膜表面析出而造成缺陷。實際使用的水性環氧固化劑大多為它們的改性產物，包括酰胺化多胺[5]、聚酰胺[15]和環氧-多胺加成物，通過在多乙烯多胺分子中引入非極性基團，改善了它們與環氧樹脂的相容性。早期酰胺化多胺用作水性環氧樹脂涂料的固化劑，由于酰胺化的多胺具有乳化劑的功能，因而低分子量的液體環氧樹脂不需要預先乳化，而由酰胺化的多胺在施工前混合乳化，具有施工性能好、適用期長等優點，但固化后涂膜的性能不佳，耐水性和耐化學藥品性能差。
由于酰胺化的多胺和聚酰胺類固化劑的缺點，改性后涂膜的性能又沒有明顯的提高，因此目前研究的水性環氧固化劑主要指環氧-多胺類加成物。通過對多乙烯多胺進行改性，使其成為性能良好的水性環氧固化劑，保證固化后的涂膜性能接近溶劑型環氧樹脂涂料，具體的改性方法如下：
⑴、提高它與環氧樹脂的相容性,這有利于分散后環氧樹脂乳液的穩定性并可避免固化后由于固化劑析出而造成的表面缺陷。提高相容性的途徑是與單環氧化合物或多環氧化合物反應。典型的芳香族單環氧化合物為苯基或甲苯基環氧丙基醚，典型的脂肪族單環氧化合物為丁基環氧丙基醚，典型的芳香族多環氧化合物為雙酚A型環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂和酚醛環氧樹脂。
⑵、如果是由水性環氧固化劑在施工前對液體環氧樹脂進行混合乳化，這類固化劑必須既是交聯劑又是乳化劑，因而改性后的多胺-環氧加成物應有表面活性劑的作用，具體的改性途徑是在多胺-環氧加成物的分子鏈中引入具有表面活性作用的分子鏈段，這部分鏈段在體系中起內乳化劑的作用[16,17]。
⑶、延長水性環氧樹脂涂料的適用期。要延長水性環氧樹脂涂料的適用期，通常有必要降低水性環氧固化劑的活性。多乙烯多胺分子中包括伯胺氫和仲胺氫，而伯胺氫的活性要比仲胺氫高得多，通過封端劑將伯胺氫反應掉是降低多胺-環氧固化劑活性的有效途徑。封端劑一般為單環氧化合物，如丁基環氧丙基醚、苯基環氧丙基醚和甲苯基環氧丙基醚。但從相容性角度考慮，采用脂肪族單環氧化合物和芳香族單環氧化合物配合使用更為合適。
⑷、保持良好的水可分散性。多乙烯多胺是水溶性的，但與環氧樹脂加成后，其親水性有所下降，因此合成時必須考慮親水親油平衡，使其改性后的多胺-環氧固化劑仍有良好的水可分散性。一般采用成鹽的方法，一方面中和一部分伯胺氫，另一方面又可適當地提高其親水性。通常選用有機揮發性一元弱酸（如醋酸），它在固化后基本揮發掉，不會影響涂膜的耐腐蝕性和耐化學藥品性。
4 水性環氧樹脂涂料的分類
室溫固化的水性環氧樹脂涂料體系一般分為下面4類：
⑴、Ⅰ型水性環氧樹脂體系，由低分子量的液體環氧樹脂（環氧當量在190左右）和水性環氧固化劑組成[1,16,17]。這類體系中的環氧樹脂一般預先不乳化，而由水性環氧固化劑在使用前混合乳化，因而這類固化劑必須既是交聯劑又是乳化劑。水性環氧固化劑合成時是以多乙烯多胺為基礎，通過在其分子中引入具有表面活性作用的分子鏈段，使其成為兩親性分子，能夠很好地分散或溶解在水中，從而對低分子量的液體環氧樹脂具有良好的乳化作用。Ⅰ型水性環氧樹脂體系的優點是可配成零VOC（Volatile organic compound） 和NHAP(Non-hazardous air pollutant)的涂料，涂膜硬度增長較快。其缺點是采用的樹脂是低分子量的液體環氧樹脂，在水分蒸發后仍需要經過一定的反應時間才能達到表干；體系的粘度隨擱置時間的延長而快速增加，表現為適用期短，約為2～4小時；并且在適用期范圍內體系流變性能也不穩定。
⑵、Ⅱ型水性環氧樹脂體系，由高分子量的固體環氧樹脂乳液和水性環氧固化劑組成[18]。環氧樹脂是親油性分子，其親水親油平衡值（HLB）小于3，要得到穩定的水性環氧樹脂乳液，應在其分子中引入具有表面活性作用的親水鏈段，如聚氧乙烯聚氧丙烯鏈段，同時在引入這種鏈段后，交聯形成的網鏈分子量有所提高，交聯密度下降，所以對涂膜有一定的增韌作用。實際上使用的大多數高分子量固體環氧樹脂乳液都是以低分子量的液體環氧樹脂為原料，采用含聚氧乙烯聚氧丙烯鏈段的環氧丙基醚通過雙酚A擴鏈和低分子量環氧樹脂反應，將聚氧乙烯聚氧丙烯鏈段引入到環氧樹脂分子鏈中，該產物用水和乙二醇醚類稀釋就可得到穩定的水性環氧樹脂乳液[19]。由于Ⅱ型水性環氧樹脂體系中的環氧樹脂已預先配成乳液，不需要水性環氧固化劑再對環氧樹脂進行乳化，因而只需具有交聯劑的功能。水性環氧樹脂體系的固化反應是水性環氧固化劑分子中的胺基與環氧樹脂分子中的環氧基反應，而高分子量環氧樹脂的反應活性較低分子量環氧樹脂小，因此Ⅱ型水性環氧樹脂體系的適用期較Ⅰ型的長，但同時也造成涂膜的硬度增加緩慢。加入少量成膜助劑可改善Ⅱ型水性環氧樹脂體系的成膜性能，Ⅱ型水性環氧樹脂體系涂膜后，一旦水分蒸發，即使環氧樹脂還未交聯固化也已成固體狀態，達到表干的要求，因而Ⅱ型水性環氧樹脂體系的表干時間較Ⅰ型的短[20]。
⑶、Ⅲ型水性環氧樹脂體系，由低分子量的液體環氧樹脂乳液和水性環氧固化劑組成，低分子量液體環氧樹脂乳液一般采用相反轉技術制備。為了克服外加低分子量表面活性劑乳化環氧樹脂的缺點，開發出新型的反應性環氧樹脂乳化劑。通過將具有表面活性作用的分子鏈段結合到環氧樹脂分子鏈中，這樣該乳化劑分子中既含有表面活性作用的鏈段（親水鏈段），又含有環氧樹脂鏈段（親油鏈段），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就可配制分散相平均粒徑為約1～2μm的低分子量液體環氧樹脂乳液。同時該反應性乳化劑分子末端還含有環氧基，可與水性環氧固化劑分子中的胺基反應，成膜后乳化劑分子不會從固化體系中析出，并對涂膜有一定的增韌作用。
⑷、Ⅳ型水性環氧樹脂體系，由水性環氧樹脂乳液和聚氨酯改性環氧固化劑組成。環氧樹脂涂料具有附著力高、絕緣性能好、硬度高等優點，但形成的涂膜的柔韌性和耐磨性則不及聚氨酯涂料，因此用適量的聚氨酯改性環氧樹脂，可制得綜合性能良好的聚氨酯改性環氧固化劑，用它來固化水性環氧樹脂乳液可以改善水性環氧樹脂涂料的性能。聚氨酯改性環氧固化劑的具體合成路線為聚氨酯先和聚醚多元醇反應，在聚氨酯分子鏈中引入親水基團，制得聚氨酯預聚物,再將此預聚物與環氧樹脂進行接枝反應，反應結束后加入三乙胺中和成鹽，同時在水相中進行擴鏈和分散。
5 水性環氧樹脂體系的固化成膜機理
水性環氧樹脂涂料是一種乳液涂料[1]，其成膜機理與一般的聚合物乳液涂料如丙烯酸乳液的成膜有很大的區別，同時與溶劑型環氧樹脂涂料的成膜也不完全相同。一般聚合物乳液涂料的固化成膜為一物理過程，分散相粒子的玻璃化溫度較低，在水分揮發后就形成緊密堆積的結構，并在毛細管壓力作用下凝結成膜。在溶劑型環氧樹脂涂料體系中，環氧樹脂和固化劑均以分子形式溶解在有機溶劑中，形成的體系是均相的，固化反應在分子之間進行，因而固化反應進行得比較完全，所形成的涂膜也是均相的[16-17]。
水性環氧樹脂涂料為多相體系，環氧樹脂以分散相形式分散在水相中，水性環氧固化劑則溶解在水中。圖1為水性環氧樹脂涂料的固化成膜示意圖[18]，將兩個組分混合后的體系涂布在基材上，在比較適宜的溫度條件下，水分蒸發得很快。當大部分水分蒸發后，環氧樹脂乳膠粒子相互接觸，形成緊密堆積的結構，殘余的水分和固化劑分子則處在環氧樹脂分散相粒子的間隙處。隨著水分的進一步蒸發，環氧樹脂分散相粒子開始凝結，形成更為緊密的六邊形排列結構。與此同時，固化劑分子擴散到環氧樹脂分散相粒子的界面及其內部發生固化反應。該固化成膜機理也可解釋為水性環氧樹脂體系由水包油的狀態向油包水轉變，與用相反轉法配制環氧樹脂乳液的過程剛好相反[21]。
假定用相反轉法配制的水性環氧樹脂乳液中分散相粒子的平均粒徑為0.5μm，又設其密度為1.16g/mL，環氧樹脂分子量為1000，并不考慮在水中的溶脹，則可計算出每個環氧樹脂乳膠粒中含有4.6×107個分子，所以水性環氧樹脂體系的固化是由固化劑向環氧樹脂分散相粒子的擴散速度所決定的，這與溶劑型環氧樹脂體系相比其固化成膜過程更為復雜[20]。固化劑分子先和環氧樹脂分散相粒子的表面接觸發生固化反應，隨著固化反應的進行，環氧樹脂分散相的分子量和玻璃化溫度逐漸提高，使得固化劑分子向環氧樹脂分散相粒子內部的擴散速度逐漸變慢，這就意味著環氧樹脂分散相粒子內部進行的固化反應較其表面的少，內部交聯密度也較低。同時隨著固化反應的進行，環氧樹脂分散相粒子逐漸變硬，粒子之間也很難相互作用而凝結成膜。因而水性環氧樹脂涂料同溶劑型環氧樹脂涂料相比，很難形成均相、完全固化的涂膜。因此，對于水性環氧樹脂涂料，其固化是否充分主要取決于以下兩個因素：
（1）、環氧樹脂分散相粒子的粒徑。在保證水性環氧固化劑用量相同的情況下，環氧樹脂分散相粒子的粒徑較小時，粒子表面的固化劑濃度較為適中，表面固化速度較慢，固化劑分子有足夠的時間擴散到整個環氧樹脂分散相粒子，使之固化完全，因而可以形成均勻、完全固化的涂膜。反之，分散相粒子尺寸較大時，粒子表面的固化劑濃度相對較高，導致表面快速固化；隨著固化反應的進行，環氧樹脂分散相粒子的表觀粘度不斷增大，其玻璃化溫度也會逐漸提高，使得固化劑分子向環氧樹脂粒子內部擴散速度逐漸變慢，環氧樹脂粒子內部來不及固化而致使涂膜固化不完全。
（2）、環氧固化劑與環氧樹脂的相容性。提高環氧固化劑與環氧樹脂的相容性，有利于水性環氧樹脂乳液分散后體系的穩定性，并且兩者的相容性越好，環氧固化劑越容易向環氧樹脂微粒內部擴散，有利于固化反應的進行。
6 適用期
雙組分反應性涂料都有一個適用期的問題。由于水性環氧樹脂體系與溶劑型環氧樹脂體系的固化成膜機理有所不同，因而適用期的判斷準則也不完全相同[16,18]。對溶劑型環氧樹脂體系，體系的粘度隨擱置時間的延長而不斷增大，故該體系的適用期可用粘度隨時間的變化來表示，即從兩個組分混合至體系粘度增大到無法施工的時間。但對水性環氧樹脂體系，則不能用體系粘度隨時間的變化來判定。環氧樹脂乳液以及相應配得的清漆都會顯示出觸變性和假塑性，屬于典型的水分散體系。水性環氧樹脂涂料的兩個組分混合后體系粘度變化比較復雜，有的體系的粘度隨擱置時間的延長逐步增加，而有的體系粘度在兩個組分混合后迅速下降，并在較長時間內基本保持不變。
兩個體系采用相同的乳液和不同的固化劑，研究發現曲線a的粘度隨著擱置時間的延長而逐步提高，是I型水性環氧樹脂體系，而曲線b所代表的體系則屬于II型水性環氧樹脂體系。對于II型水性環氧樹脂體系粘度呈下降趨勢的現象可作以下的分析：因為II型水性環氧樹脂體系所用的環氧－多胺固化劑是水溶性的，當兩個組分混合后，環氧樹脂以微粒形式分散在環氧固化劑水溶液中，該體系的粘度主要由水相的粘度決定。隨著擱置時間的延長，水性環氧固化劑分子從水相不斷向環氧樹脂微粒表面及其內部擴散，致使水相中的固化劑濃度不斷下降，宏觀上就表現為體系的粘度不斷降低[20]。當環氧樹脂微粒表面的表觀粘度增大到一定程度時，固化劑分子向其內部的擴散速度有所減慢，體系的粘度也就基本保持不變。因此，用體系粘度隨擱置時間的變化來確定水性環氧樹脂體系的適用期是不可靠的，而應選擇別的特征參數，如涂膜光澤度、玻璃化溫度[21]等等。
7 水性環氧樹脂涂料的配方設計
通過對環氧樹脂、水性環氧固化劑、顏填料以及各種助劑的選擇，可制備性能不同的水性環氧樹脂涂料[1]。因而在設計水性環氧樹脂涂料的配方時需考慮以下因素：
⑴、環氧樹脂與水性環氧固化劑的當量比[20]。環氧樹脂與水性環氧固化劑的當量比因水性環氧樹脂涂料的類型不同而有較大差異，對于Ⅰ型水性環氧樹脂體系，由于是用水性環氧固化劑直接乳化低分子量的液體環氧樹脂，體系中具有表面活性作用的鏈段較高，適當提高兩者的當量比，可降明顯改善涂膜的耐水性和硬度，一般控制在比理論值高5～10%的范圍內[16,17]。對其它類型的水性環氧樹脂體系，若適當增加環氧樹脂的用量，有助于提高涂膜的耐水性和耐腐蝕性，這是因為環氧樹脂是親油的，而水性環氧固化劑的親水性較強，適量減少水性環氧固化劑就可提高該體系的親油性。在某些情況下，若采用環氧固化劑過量，則有助于提高涂膜的固化速度和交聯密度，從而有利于提高涂膜的耐溶劑性、耐污染性、附著力、干燥速度等，關于這一點可根據具體應用場合而加以調整。
⑵、顏填料。根據水性環氧樹脂涂料的應用要求來選擇恰當的顏填料[22]。對耐酸堿介質的場合，可采用氧化鐵紅和沉淀硫酸鋇等顏填料；對于有耐光和耐熱要求的場合，可采用氧化鋅和云母氧化鐵等顏填料；若要增加涂膜的耐化學藥品性和提高其機械性能，則應選擇云母和滑石粉類的填料。當然，考慮到水性環氧固化劑呈弱堿性，應避免采用酸性的顏填料，避免兩組分混合后出現破乳和分層情況。水性環氧樹脂涂料是雙組分涂料，顏填料既可加到環氧樹脂乳液組分中，也可以加在水性環氧固化劑組分中，但為了使用方便，應使加入顏填料后的兩個組分的當量比較為接近。
⑶、助劑。助劑是水性環氧樹脂涂料生產、儲存及施工過程中不可缺少的組分之一，應充分利用各種助劑對涂料以及終涂膜性能的作用，有針對性地選用各種助劑。水性環氧樹脂涂料應選用的助劑有成膜助劑、消泡劑、分散劑、流變調節劑等，具體選擇時應考慮與水性環氧樹脂體系的相容性，避免出現凝膠和涂膜浮油等缺陷。
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（上海綠嘉水性涂料有限公司 施雪珍）
