水性环氧树脂涂料是一种乳液涂料，其成膜机理与一般的聚合物乳液涂料如丙烯酸乳液的成膜有很大的区别，同时与溶剂型环氧树脂涂料的成膜也不完全相同。一般聚合物乳液涂料的固化成膜为一物理过程，分散相粒子的玻璃化温度较低，在水分挥发后就形成紧密堆积，并在毛细管压力作用下凝结成膜。在溶剂型环氧树脂涂料体系中，环氧树脂和固化剂均以分子形式溶解在有机溶剂中，形成的体系是均相的，固化反应在分子之间进行，因而固化反应进行得比较完全，所形成的涂膜也是均相的。
水性环氧树脂涂料为多相体系，环氧树脂以分散相形式分散在水相中，水性环氧固化剂则溶解在水中。将两个组分混合后的体系涂布在基材上，在比较适宜的温度条件下，水分蒸发得很快。当大部分水分蒸发后，环氧树脂乳胶粒子相互接触，形成紧密堆积的结构，残余的水分和固化剂分子则处在环氧树脂分散相粒子的间隙处。随着水分的进一步蒸发，环氧树脂分散相粒子开始凝结，形成更为紧密的六边形排列结构。与此同时，固化剂分子扩散到环氧树脂分散相粒子的界面及其内部发生固化反应。该固化成膜机理也可解释为水性环氧树脂体系由水包油的状态向油包水转变，与用相反转法配制环氧树脂乳液的过程刚好相反。
假定用相反转法配制的水性环氧树脂乳液中分散相粒子的平均粒径为0.5μm，又设其密度为1.16g/mL，环氧树脂分子量为1000，并不考虑在水中的溶胀，则可计算出每个环氧树脂乳胶粒中含有4.6×107个分子，所以水性环氧树脂体系的固化是由固化剂向环氧树脂分散相粒子的扩散速度所决定的，这与溶剂型环氧树脂体系相比其固化成膜过程更为复杂。固化剂分子首先和环氧树脂分散相粒子的表面接触发生固化反应，随着固化反应的进行，环氧树脂分散相的分子量和玻璃化温度逐渐提高，使得固化剂分子向环氧树脂分散相粒子内部的扩散速度逐渐变慢，这就意味着环氧树脂分散相粒子内部进行的固化反应较其表面的少，内部交联密度也较低。同时随着固化反应的进行，环氧树脂分散相粒子逐渐变硬，粒子之间也很难相互作用而凝结成膜。因而水性环氧树脂涂料同溶剂型环氧树脂涂料相比，很难形成均相、完全固化的涂膜。因此，对于水性环氧树脂涂料，其固化是否充分主要取决于以下两个因素： （1）环氧树脂分散相粒子的粒径。在保证水性环氧固化剂用量相同的情况下，环氧树脂分散相粒子的粒径较小时，粒子表面的固化剂浓度较为适中，表面固化速度较慢，固化剂分子有足够的时间扩散到整个环氧树脂分散相粒子，使之固化完全，因而可以形成均匀、完全固化的涂膜。反之，分散相粒子尺寸较大时，粒子表面的固化剂浓度相对较高，导致表面快速固化；随着固化反应的进行，环氧树脂分散相粒子的表观粘度不断增大，其玻璃化温度也会逐渐提高，使得固化剂分子向环氧树脂粒子内部扩散速度逐渐变慢，环氧树脂粒子内部来不及固化而致使涂膜固化不完全。
（2）环氧固化剂与环氧树脂的相容性。提高环氧固化剂与环氧树脂的相容性，有利于水性环氧树脂乳液分散后体系的稳定性，并且两者的相容性越好，环氧固化剂越容易向环氧树脂微粒内部扩散，有利于固化反应的进行。
水性环氧树脂涂料的主要应用：
（1） 混凝土封闭底漆 水性环氧树脂涂料可在湿的或新浇注的混凝土表面施工，对混凝土表面有良好的附着力，可以封闭混凝土毛细管的水汽，并可防止泛碱，适合作为混凝土封闭底漆。在封闭底漆上面可施工溶剂型或水性环氧地坪涂料。
（2）工业地坪涂料
工业地坪涂装方面是水性环氧树脂涂料的重要用途。水性环氧气味小，涂层表面易于清洗，特别适用于医院、食品厂、超市、乳品厂和化妆品厂等需要保持高度清洁的场所。如需二次装修，不影响重涂性，新老涂层仍保持良好的粘附性。
（3）木器漆
采用的水性环氧树脂涂料为双组分体系，涂膜固化后具有较高的硬度和良好的抗刮伤性，配成清漆可用于木质地板，替代目前市场上广泛使用的溶剂型聚氨酯水晶地板漆和聚酯家具漆，配成色漆可替代溶剂型环氧树脂和聚氨酯磁漆，用于厨房、家具和机械设备等。
（4）防腐涂料
水性环氧树脂防腐涂料现已商品化的有水性环氧铁红防锈漆、水性环氧磷酸锌防锈漆、水性环氧富锌底漆和水性环氧云母防锈漆，水性环氧防锈漆性能较市场上常见的苯丙、乙丙水乳型防锈漆和水性环氧酯防锈漆性能有很大提高，在国外是发展最快的水性涂料。经过较长时间的发展，水性环氧防腐蚀涂料已经应用到溶剂型环氧防腐蚀涂料所涉及的领域，国外甚至已将水性环氧防腐涂料列入重防腐涂料的范畴。
（5）防水材料和防渗堵漏材料
水性环氧树脂涂料与水泥、沙子配合使用可用作防水材料，环氧的交联网络和水泥的水合固化使得该防水材料具有良好的防渗堵漏效果。可用于屋顶地面的裂缝修补，数小时后就可不漏水。
（6）水泥砂浆修补材料
环氧乳液水泥砂浆修补材料是一种聚合物水泥砂浆，与水泥、沙子等多种材料有良好的配伍性和粘结性、自身机械强度高、耐久性好、施工方便，并具有可在潮湿和带水环境下粘结修补的优点。在大坝、水闸等水利工程和道路桥梁修补中应用较多，增强和防渗效果良好。（7）胶粘剂水性环氧树脂涂料的混合比要求不是特别严格，一般在环氧基与胺氢比例为0.7：1～1.3：1范围内均可固化，不需严格计量混配。作为胶粘剂，水性环氧树脂可应用在新老混凝土的粘结、水泥预制品的修补和纸塑复膜用胶粘剂等。
（8）玻璃纤维浸润剂
环氧树脂分子中的极性羟基和醚键对玻璃纤维表面有很强的粘附性，对玻璃纤维有良好的保护功能和集束性。并且环氧树脂作为成膜剂与其他组分配合，有利于浸润剂的稳定储存。国外水性环氧树脂乳液在玻纤浸润剂中的应用已比较成熟。
（9）铝箔用防腐底漆
铝箔在使用过程中容易遭受侵蚀，遇碱产生 "白粉"或被氧化而锈蚀，不但缩短铝箔的使用寿命，还造成环境污染。空调亲水铝箔上的防腐涂层通常采用水性环氧涂料，采用烘烤方式，要求1－2μm的防腐干膜涂层有良好附着力，且能够耐强碱。上海绿嘉的水性环氧涂料可比较成功地应用在这个领域。
（10）核设施用涂料
水性环氧树脂涂料以水作为分散介质，不含挥发性有机溶剂或含量很低，不燃，储存、运输和使用过程中的安全性很高，而且固化后形成的涂膜很容易去除放射性污染，而且水性环氧良好的复涂性可以方便核电站的多次装修。国外很多国家已批准水性环氧树脂涂料用于核电站内部。