環氧樹脂（EP）具有優良的力學強度、粘結性、 耐化學藥品性和電絕緣性，在膠粘劑、涂料、復合材 料等領域得到廣泛的應用。為解決溶劑型 EP 由 于揮發性有機化合物（VOC）對環境和人體造成的危 害，無毒、無味、無污染的環境友好型水性EP乳液成 為當前的研究熱點。

聚乙二醇（Mn=2 000、4 000、6 000），工業級，上 海麥克林生化科技有限公司；雙酚A型環氧樹脂，工 業級（牌號 E-44），中國石化岳陽巴陵分公司；鄰苯 二甲酸酐，分析純，國藥集團化學試劑有限公司；三 苯基膦，化學純，上海試劑一廠；去離子水，自制。

Tensor 2 型傅里葉紅外光譜儀，德國 Bruker 公 司；Zetaplus 型激光粒度分析儀，美國 Brookhaven 公 司；K100 型表面張力測試儀，德國 Kruss 公司；PLGPC50 型 凝 膠 滲 透 色 譜 儀 ，美 國 Agilent 公 司 ； Allegra 64R型高速冷凍離心機，德國Beckman公司； DV-II+Pro型黏度測試儀，美國Brookfield公司。

水性 EP 乳化劑的合成分兩步進行，如圖 1 所示。

第一步為酯化反應，將 PEG除水之后與鄰苯二 甲酸酐按摩爾比 1∶2 投入帶溫度計的四口燒瓶中， 升溫至 110 ℃，通氮氣攪拌反應，得到酯化產物 A； 第二步為開環反應，加入適量環氧樹脂 E-44，加熱 至110 ℃，加入適量催化劑三苯基膦，在氮氣氛圍下 攪拌反應1 h，得到水性EP乳化劑。

將一定比例的環氧樹脂與EP乳化劑投入燒瓶， 在機械攪拌下，以一定的速率加入水，直至乳液相 反轉成功，制得一定固含量的EP乳液。

（1）結構特征：采用傅里葉紅外光譜儀對酯化 產物和乳化劑結構進行表征。

（2）酯化率：準確稱取 0.5 g 樣品，用 20 mL 丙酮 溶解，以酚酞做指示劑，用0.1 mol/L的KOH-乙醇溶 液滴定剩余羧基，滴定至溶液從無色剛好變成粉紅 色，且半分鐘內不變色。酯化率 α 根據式（1）進行 計算。

式中：x為取樣質量（g）；v1為每克樣品理論消耗KOH 的體積（mL）；v2為實際滴定體積（mL）；v0為空白樣 所消耗的體積（mL）。

（3）表面張力：采用表面張力測試儀測定不同 濃度乳化劑水溶液的表面張力。采用吊環法，室溫 空氣中進行測試。

（4）乳化劑分子量：以四氫呋喃為流動相，聚苯 乙烯為標樣，采用凝膠滲透色譜儀測定酯化前后及 乳化產物的分子量（測試溫度 30 ℃，流動相速度為 1 mL/min）。

（5）粒度分布：采用激光粒度分布儀測定水性 環氧乳液的粒徑及分布。用去離子水將乳液稀釋 至云霧狀后在室溫中測試。

（6）穩定性：采用高速冷凍離心機進行乳液離 心穩定性測試。性能評級如下： 0 級：2 000 rpm×20 min后分層； 1 級：2 000 rpm×20 min后不分層； 2 級：2 500 rpm×20 min后不分層； 3 級：3 000 rpm×20 min后不分層； 4 級：3 500 rpm×20 min后不分層。 將乳液放置在恒溫恒濕箱（上海精宏實驗設備有限公司）中，每天觀察乳液分 層情況，評價儲存穩定性。取一定量的乳液滴加 1% 的氯化鈣水溶液，搖勻后靜置 24 h，觀察乳液分 層情況，評價鈣離子穩定性。

（7）黏度：采用黏度測試儀測試乳液黏度（測試 溫度為室溫，乳液固含量為40%，選用63號轉子）。

為了探討反應溫度對羥基與酸酐基團酯化反 應的影響，本文考察了不同溫度下酯化率隨溫度的 變化關系，結果如圖2所示。由圖2可知：在熔融攪拌條件下，反應體系在前 一個小時快速反應至轉化率 60%以上，但是在較低酯化溫度（100 ℃）下，即使延長反應時間，轉化率難 以達到 80%。而在較高溫度（120 ℃）下反應較快， 酯化率很快達到 90% 以上，后期轉化率超過 100%， 這可能是由于高溫下鄰苯二甲酸酐會升華所致；同 時在高溫下 PEG 可能易被氧化，導致副反應發生， 體系顏色加深。故酯化選取110 ℃作為合適的反應 溫度，反應時間為2.5 h。

（1）采取兩步法制備了水性 EP 乳化劑，優化后 的酯化工藝條件為反應溫度110 ℃、時間2.5 h；紅外 光譜和GPC分析表明得到了預期結構的乳化劑。

（2）利用相反轉法制備粒徑分布較窄、穩定性 良好的水性 EP 乳液，通過 PEG 分子量、乳化劑用 量、相反轉工藝條件對乳液性能影響的研究，得到 了 PEG 分子量為 6 000，相反轉轉速 2 500 rpm、溫度 60 ℃、乳化劑用量為15.0%的較優工藝條件。