水性環(huán)氧涂料體系的固化和成膜機(jī)理與一般聚合物乳液涂料的成膜有很大的區(qū)別，同時(shí)與溶劑型環(huán)氧涂料的成膜也有很大的區(qū)別。聚合物乳液涂料的成膜為物理或物理化學(xué)過(guò)程，聚合物乳液中的聚合物顆粒具有較低的玻璃化溫度，在水蒸發(fā)后形成緊密堆積結(jié)構(gòu)，在毛細(xì)管壓力作用下聚結(jié)成膜。環(huán)氧樹(shù)脂涂料為反應(yīng)型的雙組份涂料，其成膜過(guò)程既有物理過(guò)程又有化學(xué)過(guò)程。在溶劑型環(huán)氧體系中，環(huán)氧樹(shù)脂與固化劑都已分子形式處于溶液中，體系是均相的，因而固化十分完全，所形成的涂膜是均相的。

　　水性環(huán)氧涂料為多相體系，環(huán)氧樹(shù)脂為分散相，胺固化劑為連續(xù)相，首先在界面上發(fā)生固化反應(yīng)，同時(shí)固化劑逐漸擴(kuò)散到環(huán)氧樹(shù)脂中，進(jìn)一步使環(huán)氧樹(shù)脂固化，所以水性環(huán)氧體系的固化是由擴(kuò)散過(guò)程控制的，是否固化完全取決于分散相的粒徑和分散相環(huán)氧顆粒的黏度以及玻璃化溫度等因素。

　　(1) 分散相的粒徑 歷經(jīng)越小，固化越趨于完全。

　　(2) 分散相環(huán)氧顆粒的黏度和玻璃化溫度 Ⅰ型水性環(huán)氧體系中分散相環(huán)氧樹(shù)脂處于液態(tài)，但隨著固化反應(yīng)的進(jìn)行，環(huán)氧顆粒表層的黏度不斷增大，甚至成為固體，其玻璃化溫度也會(huì)逐漸上升，使固化劑的擴(kuò)散越來(lái)越困難。Ⅱ型水性環(huán)氧體系中，環(huán)氧顆粒為含溶劑的高粘度的溶液，隨著固化反應(yīng)的進(jìn)行，也會(huì)形成擴(kuò)散的壁壘。

　　(3) 胺固化劑和環(huán)氧樹(shù)脂的相容性 兩者的相容性越好，固化劑越容易向環(huán)氧樹(shù)脂內(nèi)擴(kuò)散，越有利于固化。環(huán)氧樹(shù)脂是親油的，其親水親油平衡值為3左右。而多胺固化劑則是親水的，具有水溶性。因此，為改善兩者的相容性，通常胺固化劑為環(huán)氧多胺加成物。

　　在成膜過(guò)程中，隨著水分的蒸發(fā)，環(huán)氧樹(shù)脂與胺固化劑形成緊密堆積。如果這時(shí)環(huán)氧顆粒仍是液態(tài)或其玻璃化溫度仍低于室溫，環(huán)氧樹(shù)脂與固化劑的相容性良好，則形成均相透明和有光澤的膜。反之，如放置時(shí)間太長(zhǎng)，環(huán)氧顆粒的玻璃化溫度升高，就可能形成不完全均相的膜，透明度和光澤度降低，甚至不能成膜。成膜固化反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行，完全固化可能要10到15天。顯然，固化反應(yīng)的速度太快，不利于成膜。通過(guò)使用固化促進(jìn)劑加速水性環(huán)氧體系成膜的研究能證明這一點(diǎn)。在研究中發(fā)現(xiàn)，使用固化促進(jìn)劑后，固化反應(yīng)加快，環(huán)氧顆粒表面很快固化，使胺固化劑難以擴(kuò)散到內(nèi)部，形成的膜明顯地呈兩相分部結(jié)構(gòu)。

　　水性環(huán)氧涂料的固化和成膜直接影響涂膜的性能，如硬度、光澤、耐水性和耐溶劑性。要保證涂膜完全固化，首先是使分散相的粒徑盡可能的小，其次是少量的溶劑可起到成膜助劑的作用，有利于提高涂膜的質(zhì)量。同時(shí)應(yīng)提高胺固化劑和環(huán)氧樹(shù)脂的相容性。