环氧树脂固化物具有优异的综合性能,强度高,胶黏性和抗压性强,耐磨损能力和耐腐蚀性能突出,电绝缘性能稳定,耐高低温性能以及固化收缩率低,同时易加工成型和成本低廉,目前在浇注料、模具成型、胶粘剂、涂料、建筑材料、工程机械、航天航空、绝缘材料及先进复合材料等领域得到广泛应用。单纯的环氧树脂固化后,质地硬而脆,抗冲击强度、柔韧性和耐湿热性都较差。为了进一步提高环氧树脂的实用价值,满足更多的应用需求,常常会对其进行增韧改性,以在实际生产中得到更广泛的应用。在涂料应用上,随着社会对环境保护和人们健康要求的日益迫切和严格,传统溶剂型环氧树脂的应用受到了很大的限制。环氧树脂本身结构的原因决定了其不溶于水,只溶于有机溶剂,故解决环氧树脂的水性化是水性环氧涂料制备的关键。目前,环氧树脂水性化的方法主要有外加乳化剂法以及化学改性法,外加乳化剂法主要包括机械法和相反转法,化学改性法主要包括酯化反应型、醚化反应型和接枝反应型三种类型。本文首先研究一种水性环氧涂料的制备方法。在水性环氧乳液中添加消泡剂、流平剂、纤维素等助剂和钛白粉、滑石粉、气相二氧化硅等填料,与环氧固化剂按比例均匀混合后,将环氧涂料涂覆在马口铁片上,对其涂膜表观、附着力、耐冲击力、硬度、柔韧性等力学性能以及耐水性、耐酸碱性、耐盐水性等化学性能进行测试,对比不同添加量的环氧乳液、颜料体积浓度(PVC)和各种填料以及助剂对涂膜各项性能的影响,并找到了树脂和助剂最佳的配比以及临界颜料体积浓度(CPVC),从而制得在各方面性能都表现优良的新型水性环氧涂料。结果表明：当环氧树脂占干基比例达到20%以上时,涂膜饰面性和各方面力学性能都能达到较好的效果。当PVC含量为45%时,附着力最好,柔韧性也最佳,且耐水性相对较好。在颜填料方面,当钛白粉占干基比例大于5%能完全遮盖基材。随着滑石粉用量的增加,涂膜的耐冲击性、附着力、柔韧性和硬度都呈现先增大后减少的趋势。在助剂方面,消泡剂、流平剂和羟乙基纤维素对涂膜力学性能影响较小,当消泡剂占总量比例为0.09%时,流平剂占总量比例0.13%时,涂料的消泡性和涂膜的流平性都能达到较好的效果。羟乙基纤维素能有效增加涂料的粘度,随着用量的增加,涂料的粘度也不断上升,当纤维素的用量在1‰-3‰时,粘度合适,并且其他性能也达到最佳。然后通过红外谱图、激光粒径测试、X射线衍射和SEM扫描电镜等技术对涂膜进行分析,考察环氧树脂固化情况和填料的结合情况。寻找出了适合建筑、钢结构、机械器材、电子电气等领域都适用的多功能、环保水性环氧涂料配方。为了增加环氧树脂的柔韧性,拓宽其应用范围,本文中用聚氨酯对环氧树脂进行接枝改性研究。首先用MDI-50与聚醚N210反应制备出异氰酸酯封端的聚氨酯预聚体,然后利用端异氰酸酯预聚体与环氧树脂侧链的羟基反应,将聚氨酯接枝到环氧树脂侧链上,用氟醇将另一端的异氰酸酯封端,得到聚氨酯改性环氧树脂,从接枝物种类、环氧树脂与接枝物投料比、封端剂种类和固化剂种类等方面对聚氨酯改性环氧树脂固化物各性能进行讨论,最后选用OP-10和十六烷基三甲基溴化铵,通过外加乳化剂法对上述改性树脂进行水性化处理,并对稳定性进行了考察。结果表明：当用聚氨酯预聚体作为接枝物,NCO含量为9%,环氧树脂与聚氨酯预聚体质量比2：1时,固化剂选用低分子量聚酰胺,固化物力学性能最佳。通过红外光谱对固化物的固化情况进行研究,发现用氟醇封端以后,聚合物中的NCO基团消失。用固化剂对环氧树脂进行固化后,环氧基团消失；通过热重和DSC差热分析对固化物耐温性进行考察,发现改性前环氧树脂的固化物的玻璃化温度大约为120℃,改性后环氧树脂固化物的玻璃化温度为102℃,较改性前玻璃化温度有所降低。改性前,固化物受热分为两个阶段分解,第一阶段起始分解温度约为205℃,终止分解温度约为477℃。第二阶段起始分解温度约为590℃,终止分解温度约为748℃。改性后受热也分为两个阶段分解,第一阶段起始分解温度约为296℃,第二阶段起始分解温度约为647℃,相比改性前有所提高。用接触角测试考察固化物的不粘性,发现用聚氨酯预聚体接枝环氧树脂和含氟聚氨酯预聚体接枝环氧树脂后制成的固化物的接触角分别为90.5、93.7,相比纯环氧树脂固化物的88.6接触角有了提高。