水性聚氨酯以水作为分散介质,具有环保、无毒、无污染、安全防火、运输安全的优点,但是其也具有一些不足,如固含量低、干燥速度慢、耐水和耐溶剂性差等的缺点,因此,为了提高水性聚氨酯的性能,在这种情况下,改性水性聚氨酯应运而生,这不仅使水性聚氨酯材料的性能得到了大幅度的提升,而且使其应用面得到了扩展。改性水性聚氨酯的方法有：交联改性、丙烯酸酯改性、有机硅改性、纳米改性和环氧树脂改性等。超支化聚合物具有分子链之间的链缠结少、溶液黏度低和流动性好以及容易成膜等的优点,超支化聚氨酯不仅具有上述优点,还具有聚氨酯分子可设计性强、胶膜拉伸强度高和耐磨性好等优点。合成超支化聚氨酯的方法主要有三种：官能团同单体法、官能团异单体法和超支化聚合物扩链法。超支化聚氨酯由于具有特殊的性能,在一些方面具有特殊的应用,如在紫外光固化涂料、聚合物固体电解质、相变储能材料、形状记忆材料和阻尼材料等方面有应用。本文第一章介绍了水性聚氨酯的优点和缺陷,为了规避其缺陷,有几种改性方法是特别成功的,如交联改性、丙烯酸酯改性、有机硅改性、纳米改性和环氧树脂改性等；然后介绍了超支化聚合物以及支化度的定义,而后介绍了超支化聚氨酯的合成方法,即官能团同单体法、官能团异单体法和超支化聚合物扩链法；最后归纳总结了超支化聚氨酯在一些方面的应用。本文第二章主要以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)和聚醚多元醇(N220)为原料,二羟甲基丙酸(DMPA)为亲水性扩链剂,1,4-丁二醇(BDO)小分子扩链剂,合成出线性聚氨酯预聚体(LPU),然后加入自制的超支化聚氨酯(HBPU-O),经过三乙胺(TEA)中和成盐后,分散在水中,最后添加扩链剂乙二胺(EDA)在水中进行扩链,合成了超支化水性聚氨酯(HBPU)。采用红外光谱和核磁谱图表征了聚合物,同时研究了-NCO与-OH的摩尔比对聚合物乳液粒径、机械稳定性以及胶膜的力学性能、热稳定性和吸水率的影响。结果表明：随着-NCO与-OH摩尔比的增加,HBPU的乳液粒径一直在增大,胶膜的拉伸强度升高,达到极限值后降低,而断裂伸长率不断下降,吸水率持续降低；加入HBPU-O后,HBPU胶膜的耐热性较WPU提高；当-NCO与-OH的摩尔比为8：1时,HBPU的综合性能最佳,此时其乳液粒径为75nnm,拉伸强度为9.45 MPa,断裂伸长率为432%,24 h吸水率为5.48%。本文第三章主要以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)和聚醚二元醇(N220)为原料,二羟甲基丙酸(DMPA)为亲水性扩链剂,1,4-丁二醇(BDO)小分子扩链剂,合成出线性聚氨酯预聚体(LPU),然后用甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)对LPU封端,加入HBPU-0,最后加入丙烯酸酯单体在水中乳化,添加乙二胺(EDA)在水中扩链,合成了丙烯酸酯改性的超支化聚氨酯乳液(HBPUA)。改变丙烯酸酯的加入量,通过热失重(TG)分析和拉伸数据表明,当m(HBPU):(PA)=10:6时,HBPUA的性能最佳,其热分解温度达到268℃,拉伸强度为8.32MPa。采用红外光谱表征了其结构,用磷钨酸对HBPUA进行染色,通过透射电镜观察到,HBPUA为核壳结构。本文第四章以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚酯多元醇和羟丙基硅油为主要原料,二羟甲基丙酸(DMPA)为亲水性扩链剂,1,4-丁二醇(BDO)小分子扩链剂,然后加入自制的超支化聚氨酯(HBPU-0),使聚氨酯预聚体上的-NCO与HBPU-0上的端-OH的摩尔比为8：1,最后添加乙二胺(EDA)在水中扩链,合成了羟丙基硅油改性的超支化水性聚氨酯(HBPUS)。采用红外光谱表征了聚合物,同时探讨了加入羟丙基硅油后对聚合物乳液粒径、稳定性以及胶膜的水接触角、力学性能、热稳定性和吸水率的影响。结果表明：随着羟丙基硅油含量的增加,乳液粒径和水接触角都增大,胶膜的拉伸强度持续降低,而断裂伸长率一直在升高,吸水率不断降低。加入羟丙基硅油后,胶膜耐热性提高,当羟丙基硅油含量为10%时,胶膜的综合性能最佳,此时其乳液粒径为107nm,胶膜的水接触角为92°,拉伸强度为14.68MPa,断裂伸长率为517%,48h吸水率为6.25%。