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摘要：本论文对水性环氧固化剂的种类及特点进行了概述，并详细介绍了I型和II型水性环氧固化剂的研究现状，对水性环氧固化剂的研究前景也进行了展望。
关键词：水性环氧固化剂;I型体系;II型体系;研究进展
环氧树脂具有优异的耐化学性、耐腐蚀性、基材附着力和电绝缘性，被广泛应用于涂料领域。环氧树脂涂料一般分为溶剂型环氧树脂和水性环氧树脂。溶剂型环氧树脂在生产及施工过程中易挥发有机溶剂，对人类生态环境造成严重污染，危害人类健康。水性环氧涂料以水为分散介质，不含或只含有少量有机溶剂，是一类环境友好的高分子材料。随着人们环保意识的不断提高，水性环氧涂料逐渐受到重视[1]。
水性环氧固化剂是水性环氧涂料重要组成部分，对涂料的最终性能起着决定性的作用，也是当今涂料行业研究最广泛的领域之一[2]。本文对水性环氧固化剂的种类及特点进行了概述，并详细介绍了I型和II型水性环氧固化剂的研究现状，对水性环氧固化剂的研究前景也进行了展望。
1 水性环氧涂料体系
水性环氧涂料体系是由环氧树脂和水性环氧固化剂组成，根据成膜方式和两组分的物理状态，水性环氧体系被分为Ⅰ型体系和Ⅱ型体系。I型体系由低分子液体环氧树脂和水可溶性胺固化剂组成，I型水性环氧涂料体系可以达到零VOC，固化速度快，硬度较高，但固化膜韧性差，耐蚀性、耐水性差，限制了其使用。Ⅱ型体系由自乳化高分子质量固体环氧树脂及固化剂组成。Ⅱ型体系适用期较长，耐冲击性能提高，但固化不完全。
2 水性环氧固化剂的分类
根据水性环氧固化剂的作用可将分为两类[3]：Ⅰ型水性环氧固化剂和Ⅱ型水性环氧固化剂。Ⅰ型水性环氧固化剂，其作用既作为乳化剂，又作为交联剂。Ⅱ型水性环氧固化剂，其作用只作为交联剂。Ⅰ型水性环氧固化剂与Ⅱ型水性环氧固化剂是相对于Ⅰ、Ⅱ型水性环氧涂料体系而言的，有利于根据所用的水性环氧树脂，选用功能适配的水性环氧固化剂，对于应用实践具有重要的参考价值。
Ⅰ型水性环氧固化剂具有良好的亲水亲油性，通常是对多乙烯多胺进行改性。当与液体环氧组分混合后，先乳化环氧树脂，形成的乳液颗粒既含有固化剂，又含有环氧树脂。固化成膜时，水分缓慢蒸发，颗粒团聚，形成涂膜。
常见的Ⅱ型水性环氧固化剂有未改性的脂肪族多胺、脂环族多胺或者芳香族多胺，适用于高相对分子质量的水性环氧树脂。当与固体环氧树脂分散体混合后，分散的树脂颗粒只含有固体环氧树脂，固化剂必须从水相迁移到分散的环氧树脂颗粒中才能发生交联反应。在迁移过程中，固化剂先在表面发生反应固化，减缓了向内部扩散，导致环氧树脂在芯部未反應。
3 水性环氧固化剂的研究进展
3.1Ⅰ型水性环氧固化剂的研究进展
Ⅰ型水性环氧固化剂自开发以来发展迅速，由离子型改性脂肪胺固化剂逐步发展为非离子型水性环氧固化剂。离子型水性环氧固化剂的研发相对较早，产品也很成熟。Tomas Swan公司较早成功研制出离子型水性环氧固化剂Casmide360和Casmide362，随后Shell、Henkel、Ciba-Geigy等公司也相继推出此类离子型固化剂，这些固化剂具有良好的水分散性，其成功研发及应用很大程度上推动了国内外离子型水性环氧固化剂的发展。
钱瑞[4]采用单环氧化合物对三乙烯四胺封端，以环氧树脂（E44）为扩链剂，最后一步加入乙酸中和成盐，制备了一种自乳化水性离子环氧固化剂，反应过程较为平稳。
沈志明[5]对三乙烯四胺进行加成、扩链，再经封端工艺合成了自乳化水性环氧树脂固化剂，所合成的自乳化水性环氧固化剂具有良好的乳化环氧树脂的功能，所制备的水性环氧树脂涂膜具有良好的铅笔硬度、耐冲击性、附着力、耐水和耐化学品性，且适用期较长。
离子型水性环氧固化剂的固化过程易受环境pH值的影响，配合碱性颜料、填料使用易出现失稳现象，且成盐过程加入的有机酸会污染环境、腐蚀涂敷表面、降低涂膜的耐水性和耐腐蚀性。因此离子型水性环氧树脂固化剂在实际应用中较少使用。
而非离子型水性环氧树脂固化剂则可完美的解决上述问题，更好地推进水性环氧树脂的发展和应用。目前国内报道非离子型水性环氧树脂固化剂的文献也较多。李小东[6]用混合环氧树脂共同改性四乙烯五胺，然后用复合封端剂对伯胺进行封端，合成了一种非离子复合型水性环氧固化剂。该文献中，在分子链上引入柔性链段以增加产物的水溶性和柔韧性，同时引入苯环结构以增加漆膜的硬度，所得固化剂与环氧树脂的相容性增加，但制备过程繁琐，不利于工业化生产。
周继亮[7]采用聚醚多元醇二缩水甘油醚对三乙烯四胺进行扩链反应，然后用液体环氧树脂进行二次扩链反应，合成了一种非离子型自乳化水性环氧固化剂。
3.2 II型水性环氧固化剂的研究进展
II 型水性环氧体系为了解决I型的不足，它是由高分子量固体环氧树脂（环氧当量500-650）及水性环氧固化剂组成。目前使用的II型水性环氧固化剂主要是采用嵌有亲水性聚氧乙烯链段的脂肪胺与环氧树脂反应制得的环氧-胺类固化剂，或采用嵌有亲水性聚氧乙烯链段的脂肪胺与二聚酸反应生成的聚酰胺类固化剂。
陈 铤[8]以环氧树脂 E-20 与表面活性剂BMJ4000 反应制备环氧树脂乳化剂，研究了乳化剂对水性环氧乳液的稳定性、分散相粒径及固化性能的影响及成膜机理。
刘兢科[9]用正丁基缩水甘油醚对在二乙烯三胺、三乙烯四胺进行扩链，然后再加入环氧树脂E-20、E-51和聚乙二醇二缩水甘油醚，最终得到II型水性环氧固化剂。
4 结语
水性环氧固化剂是开发高性能水性环氧涂料的关键，越来越多的水性环氧固化剂产品进入商业领域。如何提高环氧树脂和固化剂的相容性、实现高性能，延长适用期，降低对环境的污染，成为水性环氧涂料的研究重点。国内水性环氧固化剂生产商不断增加，生产技术得到了较大提升，国内部分研究人员已开发出性能优良的水性环氧固化剂。但是，仍有一些理论和实际问题待研究和解决。
我国具有丰富的生物资源，而目前对环境无害的清洁资源应用于生物资源的较少，因此，应加大开发力度，尽快研究使其应用到更加优异的水性环氧固化剂的研发和生产中。今后水性环氧固化剂的发展方向是如何进一步降低生产成本，简化工艺流程，提高固化效率，扩大应用领域。随着研发技术的提高，生产工艺的不断创新，更环保高效的水性环氧固化剂一定会出现。
参考文献
[1] 丁武斌，李芳.新型水性环氧固化剂的合成及其在水性环氧防腐涂料中的应用[J].上海涂料，2015，53（4）：13-15.
[2]王思学，杨建军，吴庆云，等.水性环氧树脂固化剂的研究进展[J].涂料工业，2018，48（8）：55-60.
[3]董玉强，夏正斌，刘桂芝，等.水性环氧树脂固化剂的研究进展[J].涂料工业，2019，49（7）：70-75.
[4]钱瑞，马尚权，赵建国等人.自乳化水性环氧固化剂的合成及性能[J]. 涂料工业，2018，48（3）：28-33.
[5]沈志明，李娟，李安宁等人.自乳化水性环氧固化剂的合成与性能[J].安徽化工，2016，42（2）：30-34.
[6]李小东，方兴龙，吴之传.非离子复合型水性环氧固化剂合成及性能研究[J].涂料工业，2017，47（9）：47-51.
[7]周继亮，涂伟萍.非离子型自乳化水性环氧固化剂的合成与性能[J].高校化学工程学报，2006，20（1）：94-99.
[8]陈 铤，顾国芳.Ⅱ型水性环氧树脂乳液及其固化过程的研究[J].建筑材料学报，2001（04）：356-361.
[9]刘兢科，刘孝.固体环氧树脂水性涂料的研制[J].现代涂料与涂装，2011，14（7）：1-4.
关键词：水性环氧固化剂;I型体系;II型体系;研究进展
环氧树脂具有优异的耐化学性、耐腐蚀性、基材附着力和电绝缘性，被广泛应用于涂料领域。环氧树脂涂料一般分为溶剂型环氧树脂和水性环氧树脂。溶剂型环氧树脂在生产及施工过程中易挥发有机溶剂，对人类生态环境造成严重污染，危害人类健康。水性环氧涂料以水为分散介质，不含或只含有少量有机溶剂，是一类环境友好的高分子材料。随着人们环保意识的不断提高，水性环氧涂料逐渐受到重视[1]。
水性环氧固化剂是水性环氧涂料重要组成部分，对涂料的最终性能起着决定性的作用，也是当今涂料行业研究最广泛的领域之一[2]。本文对水性环氧固化剂的种类及特点进行了概述，并详细介绍了I型和II型水性环氧固化剂的研究现状，对水性环氧固化剂的研究前景也进行了展望。
1 水性环氧涂料体系
水性环氧涂料体系是由环氧树脂和水性环氧固化剂组成，根据成膜方式和两组分的物理状态，水性环氧体系被分为Ⅰ型体系和Ⅱ型体系。I型体系由低分子液体环氧树脂和水可溶性胺固化剂组成，I型水性环氧涂料体系可以达到零VOC，固化速度快，硬度较高，但固化膜韧性差，耐蚀性、耐水性差，限制了其使用。Ⅱ型体系由自乳化高分子质量固体环氧树脂及固化剂组成。Ⅱ型体系适用期较长，耐冲击性能提高，但固化不完全。
2 水性环氧固化剂的分类
根据水性环氧固化剂的作用可将分为两类[3]：Ⅰ型水性环氧固化剂和Ⅱ型水性环氧固化剂。Ⅰ型水性环氧固化剂，其作用既作为乳化剂，又作为交联剂。Ⅱ型水性环氧固化剂，其作用只作为交联剂。Ⅰ型水性环氧固化剂与Ⅱ型水性环氧固化剂是相对于Ⅰ、Ⅱ型水性环氧涂料体系而言的，有利于根据所用的水性环氧树脂，选用功能适配的水性环氧固化剂，对于应用实践具有重要的参考价值。
Ⅰ型水性环氧固化剂具有良好的亲水亲油性，通常是对多乙烯多胺进行改性。当与液体环氧组分混合后，先乳化环氧树脂，形成的乳液颗粒既含有固化剂，又含有环氧树脂。固化成膜时，水分缓慢蒸发，颗粒团聚，形成涂膜。
常见的Ⅱ型水性环氧固化剂有未改性的脂肪族多胺、脂环族多胺或者芳香族多胺，适用于高相对分子质量的水性环氧树脂。当与固体环氧树脂分散体混合后，分散的树脂颗粒只含有固体环氧树脂，固化剂必须从水相迁移到分散的环氧树脂颗粒中才能发生交联反应。在迁移过程中，固化剂先在表面发生反应固化，减缓了向内部扩散，导致环氧树脂在芯部未反應。
3 水性环氧固化剂的研究进展
3.1Ⅰ型水性环氧固化剂的研究进展
Ⅰ型水性环氧固化剂自开发以来发展迅速，由离子型改性脂肪胺固化剂逐步发展为非离子型水性环氧固化剂。离子型水性环氧固化剂的研发相对较早，产品也很成熟。Tomas Swan公司较早成功研制出离子型水性环氧固化剂Casmide360和Casmide362，随后Shell、Henkel、Ciba-Geigy等公司也相继推出此类离子型固化剂，这些固化剂具有良好的水分散性，其成功研发及应用很大程度上推动了国内外离子型水性环氧固化剂的发展。
钱瑞[4]采用单环氧化合物对三乙烯四胺封端，以环氧树脂（E44）为扩链剂，最后一步加入乙酸中和成盐，制备了一种自乳化水性离子环氧固化剂，反应过程较为平稳。
沈志明[5]对三乙烯四胺进行加成、扩链，再经封端工艺合成了自乳化水性环氧树脂固化剂，所合成的自乳化水性环氧固化剂具有良好的乳化环氧树脂的功能，所制备的水性环氧树脂涂膜具有良好的铅笔硬度、耐冲击性、附着力、耐水和耐化学品性，且适用期较长。
离子型水性环氧固化剂的固化过程易受环境pH值的影响，配合碱性颜料、填料使用易出现失稳现象，且成盐过程加入的有机酸会污染环境、腐蚀涂敷表面、降低涂膜的耐水性和耐腐蚀性。因此离子型水性环氧树脂固化剂在实际应用中较少使用。
而非离子型水性环氧树脂固化剂则可完美的解决上述问题，更好地推进水性环氧树脂的发展和应用。目前国内报道非离子型水性环氧树脂固化剂的文献也较多。李小东[6]用混合环氧树脂共同改性四乙烯五胺，然后用复合封端剂对伯胺进行封端，合成了一种非离子复合型水性环氧固化剂。该文献中，在分子链上引入柔性链段以增加产物的水溶性和柔韧性，同时引入苯环结构以增加漆膜的硬度，所得固化剂与环氧树脂的相容性增加，但制备过程繁琐，不利于工业化生产。
周继亮[7]采用聚醚多元醇二缩水甘油醚对三乙烯四胺进行扩链反应，然后用液体环氧树脂进行二次扩链反应，合成了一种非离子型自乳化水性环氧固化剂。
3.2 II型水性环氧固化剂的研究进展
II 型水性环氧体系为了解决I型的不足，它是由高分子量固体环氧树脂（环氧当量500-650）及水性环氧固化剂组成。目前使用的II型水性环氧固化剂主要是采用嵌有亲水性聚氧乙烯链段的脂肪胺与环氧树脂反应制得的环氧-胺类固化剂，或采用嵌有亲水性聚氧乙烯链段的脂肪胺与二聚酸反应生成的聚酰胺类固化剂。
陈 铤[8]以环氧树脂 E-20 与表面活性剂BMJ4000 反应制备环氧树脂乳化剂，研究了乳化剂对水性环氧乳液的稳定性、分散相粒径及固化性能的影响及成膜机理。
刘兢科[9]用正丁基缩水甘油醚对在二乙烯三胺、三乙烯四胺进行扩链，然后再加入环氧树脂E-20、E-51和聚乙二醇二缩水甘油醚，最终得到II型水性环氧固化剂。
4 结语
水性环氧固化剂是开发高性能水性环氧涂料的关键，越来越多的水性环氧固化剂产品进入商业领域。如何提高环氧树脂和固化剂的相容性、实现高性能，延长适用期，降低对环境的污染，成为水性环氧涂料的研究重点。国内水性环氧固化剂生产商不断增加，生产技术得到了较大提升，国内部分研究人员已开发出性能优良的水性环氧固化剂。但是，仍有一些理论和实际问题待研究和解决。
我国具有丰富的生物资源，而目前对环境无害的清洁资源应用于生物资源的较少，因此，应加大开发力度，尽快研究使其应用到更加优异的水性环氧固化剂的研发和生产中。今后水性环氧固化剂的发展方向是如何进一步降低生产成本，简化工艺流程，提高固化效率，扩大应用领域。随着研发技术的提高，生产工艺的不断创新，更环保高效的水性环氧固化剂一定会出现。
参考文献
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[6]李小东，方兴龙，吴之传.非离子复合型水性环氧固化剂合成及性能研究[J].涂料工业，2017，47（9）：47-51.
[7]周继亮，涂伟萍.非离子型自乳化水性环氧固化剂的合成与性能[J].高校化学工程学报，2006，20（1）：94-99.
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[9]刘兢科，刘孝.固体环氧树脂水性涂料的研制[J].现代涂料与涂装，2011，14（7）：1-4.