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随着各国环保法规的日趋严格和人们环保意识的加强,以水代替有机溶剂作为分散介质的水性聚氨酯的突出表现日益受到人们的重视。20多年来,随着水性聚氨酯的推广与应用,品种繁多的水性聚氨酯产品已成功应用于轻纺、印染、皮革、木材加工、建筑、造纸等行业。目前,国内外对水性聚氨酯的研究都向低成本、高性能和宽领域的方向在发展。所生产的阴离子水性聚氨酯大多数是羧酸型的。但是由于其呈弱酸性,亲水能力较差,故难以制得高固含量、高性能的水性聚氨酯,与传统的羧酸型WPU相比,磺酸型WPU属于强酸强碱性盐,其亲水能力较强,加入少量的磺酸盐即能得到较好的亲水效果,适合制备高固含量、高性能的水性聚氨酯。而且磺酸型WPU的制备无需中和,无挥发性胺的刺激性气味。另外,含磺酸盐基团的WPU还具有优异的涂敷加工性、水分散性、干燥成膜性和乳液稳定性。目前在水性聚氨酯领域已经成为研究的热点。本文第一章以磺酸型水性聚氨酯分散液为主线,分别介绍了磺酸型水性聚氨酯分散液的技术和应用研究进展,另外还介绍了气干型水性聚氨酯的研究进展以及有机硅改性水性聚氨酯的研究进展,改性机理和发展趋势。本文第二章介绍了一种软段含磺酸基团的水性聚氨酯的制备方法,先采用间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠(SIPM)、新戊二醇(NPG)和己二酸(HA)缩聚制得分水溶性聚酯多元醇。然后将此聚酯多元醇与异佛二酮二异氰酸酯(IPDI)在无有机溶剂参与的情况下进行预缩聚,最后将预聚体用1,4-丁二醇(BDO)扩链三羟甲基丙烷(TMP)交联分散于水中,即制得高固含量为50%、高结晶性、平均粒径为24.83nm的水性聚氨酯稳定分散体。用红外光谱(IR)、核磁共振氢谱(1H-NMR)对聚酯多元醇及水性聚氨酯的结构进行了表征,结果与理论合成结构一致。凝胶渗透色谱仪(GPC)测得聚酯多元醇的数均分子量和重均分子量分别为980和1248、粒径分析仪测得水性聚氨酯的平均粒径为24.83nm,说明所合成的磺酸型水性聚氨酯是稳定的乳液分散体。热重分析(TG)以及宽角X射线衍射(XRD)的表征结果说明所制备的磺酸型水性聚氨酯具有较高的耐热性和结晶性。本文第三章介绍了一种气干型水性聚氨酯的制备方法,也就是利用含活性亚甲基的亚油酸对磺酸型水性聚氨酯进行改性,将自制的水性聚酯多元醇,异佛尔酮二异氰酸酯在无有机溶剂参与的情况下进行预缩聚,然后将亚油酸与三羟甲基丙烷进行酯化反应,以获得一种含干性油脂结构的多元醇混合物。将这个油脂多元醇混合物作为一种干性油脂结构的扩链剂在聚氨酯预聚体结构中引入交联分散于水中,合成了一种气干型的水性聚氨酯分散液,通过红外光谱(FT-IR)对产物结构进行了表征。采用电子万用试验机和热失重分析仪对产物的性能进行测试,结果表明,所制备的气干型聚氨酯胶膜具有良好的力学性能、热稳定性以及耐水性。该气干型水性聚氨酯中加入催干剂后在能在空气中常温交联,其干燥速率得到明显提高。本文第四章介绍了一种有机硅改性磺酸型聚氨酯/丙烯酸酯复合乳液的制备方法,将自制的磺酸型聚酯多元醇、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)和三羟甲基丙烷(TMP)在无有机溶剂参与的情况下进行预缩聚,以硅烷偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)作为改性剂,通过加入双官能团单体甲基丙烯酸-β-羟乙酯(HEMA),得到含乙烯基和有机硅封端的聚氨酯为种子乳液,然后与甲基丙烯酸甲酯丙(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)混合单体共聚合成了有机硅改性磺酸型聚氨酯/丙烯酸酯复合乳液。通过红外光谱(IR)、透射电镜(TEM)、热重分析(TG)、X射线衍射分析(XRD)等方法对复合乳液及胶膜的性能进行分析和表征。结果表明,聚氨酯和聚丙烯酸酯间形成了很好的核壳结构,经有机硅和丙烯酸改性后,聚氨酯的耐热性、耐水性和力学性能得到明显改善。