摘要：環氧樹脂改性水性丙烯酸樹脂是目前水性丙烯酸樹脂領域的研究熱點，改性后可有效彌補傳統水性丙烯酸樹脂的諸多缺點。文章簡述了傳統水性丙烯酸樹脂的不足，根據水性丙烯酸樹脂的改性原理，重點介紹了冷拼改進法、酯化改進法、接枝共聚改進法的現狀，并對環氧樹脂改性水性丙烯酸樹脂的發展進行了展望。
　　關鍵詞：環氧樹脂 水性丙烯酸樹脂 研究進展
　　水性丙烯酸樹脂是由丙烯酸（或其烷基取代物）及其酯類通過本體聚合、懸浮聚合、溶液聚合和乳液聚合等多種聚合方法進行均聚或共聚而制備的水性樹脂，一般分為水性乳液型，光、熱和化學穩定性、耐候性、耐化學藥品性等特點；同時主鏈或側鏈中含有足夠多的極性基團或離子而能溶于水，因而又具備一般水溶性高分子的性質如增黏性、吸附性、導電性、離子交換性、與金屬離子的螯合作用等，因此其在在紡織、醫學、選礦、石油、環保、食品、不斷增強，以水性丙烯酸樹脂為基體的水性涂料已成為綠色環保型涂料研究熱點之一。然而常規水性丙烯酸樹脂存在如成膜溫度高、膠膜硬度低、抗回粘性差、耐熱性、耐沾污性不高等缺點，限制了其在某些特定場合的應用，因此一般在合成中都予以改性。常用的改性方法有：有機硅改性；引入其它的乙烯基單體改性;有機氟改性；共混改性，如與醇酸法中，環氧樹脂中不含揮發性有機溶劑，對環境友好，經過改性環氧樹脂改性后的產品具有溶劑型環氧樹脂良好的耐化學品性、附著力、機械性能和電氣絕緣性能，因此，利用環氧樹脂改性水性丙烯酸樹脂已經成為當前的研究熱點。
　　一、環氧樹脂改性水性丙烯酸樹脂的研究現狀
　　環氧改性水性丙烯酸樹脂有很多，按照其改性的原理將其改性方法主要分為三類：冷拼改性法、酯化改性法和接枝共聚改性法。
　　1.冷拼改性法
　　冷拼法是用物理機械方法將水性丙烯酸樹脂和環氧樹脂攪勻，以期實現水性丙烯酸樹脂的改性方法。然而，環氧樹脂和水性丙烯酸樹脂的混容性差較差，即使加入胺增溶，其貯存期也很短，因此該方法已逐漸被人們所放棄。
　　2.酯化改性法
　　酯化法是改性水性丙烯酸酯的常用方法，其基本原理是先用 H+與環氧環中的氧原子相互作用生成“佯鹽”，然后酸根離子再進攻環氧環中的亞甲基，該過程也可以看做是丙烯酸樹脂中的羧基使環氧樹脂中的環氧基開環酯化，其改性機理如下所示：
　　Hamouda 等人先用甲基丙烯酸、苯乙烯和丙烯酸丁酯等為原料，在微波爐中通過微波引發自由基聚合的方法合成含羧基的丙烯酸樹脂，然后將其于設定溫度和 PH 的條件下加入到預溶好的環氧樹脂溶液中反應 3~4 h，再次調節 PH 后即得環氧樹脂改性的水性丙烯酸樹脂。
　　Sultania 等人先將丙烯酸酯類（丙烯酸、丙烯酰胺及取代物）混合單體在水性引發劑的作用下于溶劑中聚合，然后將聚合后的丙烯酸樹脂在弱堿（叔胺、季銨鹽等）的參與下和環氧樹脂反應，進而形成富含羧基基團的透明環氧改性丙烯酸樹脂。
　　楊瑞芹等人研究了甲基丙烯酸、丙烯酯和環氧樹脂的改性反應，以甲基丙烯酸甲酯為硬單體，丙烯酸丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯為軟單體，丙烯酸、甲基丙烯酸 β-羥乙酯為功能單體，環氧樹脂為改性劑，通過乳液共聚合制備環氧-丙烯酸酯乳液；E-54,E-44 均可作水性丙烯酸樹脂的改性劑，適量的環氧樹脂可提高涂層的硬度、耐水性、耐溶劑性、耐沾污性，并且乳液的貯存穩定性優良。
　　吳蔚等報道了以環氧脂肪酸酯為原料對水性丙烯酸樹脂進行改性的方法，探究了加料方式、環氧脂肪酸酯的用量、中和度及反應溫度等因素對改性水性丙烯酸酯性能的影響。正交試驗結果表明，當環氧脂肪酸酯在反應前期加入，反應溫度為 110~115℃，用量為 6 %~9 %(占總單體質量分數)，中和度為 105%時，改性后的水性丙烯酸樹脂具有較好的成膜性能和優異的物理機械性能，并且比用 E-44 改性的水性丙烯酸樹脂更加穩定，存放周期更長。楊衛疆等人報道了用環氧樹脂與丙烯酸酯樹脂制得互穿網絡聚合物以實現其改性的方法。先將環氧樹脂溶解于甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯及丙烯酸，然后加入少量丙烯酸 β-羥丙酯后在含乳化劑的水介質中高速攪拌乳化。然后在過硫酸銨（APS）引發下合成具有一定聚合度的環氧樹脂和丙烯酸酯樹脂的混合物乳液，將定量固化劑加入其中，在常溫下即可形成環氧樹脂丙烯酸酯樹脂的 IPN 材料。
　　3.接枝共聚改性法
　　接枝共聚改性法通過將不同組成和結構的兩種共聚物以共價鍵形式結合在一起，改變了原來兩種(或兩種以上)聚合物的性能，使原來互不相溶、性能各異的聚合物發揮各自的特長，從而大大改變了這兩種共聚物的性能。根據改性的反應機理可以將接枝改性法分為酯基轉移法和自由基共聚法。
　　3.1酯基轉移法
　　丙烯酸樹脂中的羧基與環氧樹脂中的環氧基發生反應，生成酯基交聯鍵，同時在環氧樹脂分子鏈上原環氧基團反應成為羥基連接在大分子鏈上，丙烯酸樹脂通過反應與環氧樹脂形成了交聯結構，實際上丙烯酸樹脂是環氧樹脂的大分子固化劑。在固化過程中，羧基與環氧基的反應并沒有生成小分子物質，所以在固化過程中環氧樹脂的收縮率低，生成的酯基、羥基是極性官能團，可以產生強分子間作用力