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水性聚氨酯（WPU）的制备过程生态环保,自身具有分子结构可设计性,可以实现对其功能性调控。因此,WPU在皮革涂饰、涂料、油墨、生物材料等领域的应用得到了较好的发展。目前,传统WPU的制备通常选用单一的亲水单体,例如阴离子亲水单体、阳离子亲水单体或非离子亲水单体,这种配方容易使亲水基团集中处于WPU的软段或硬段,导致软、硬段微相分离程度过大,严重影响WPU的性能。为了克服如上缺点,本论文使用复合型亲水单元,通过分子结构设计,制备出性能优异且具有不同功能的WPU,可以应用于皮革涂饰剂、油墨连接料、降解及生物医学材料。论文中分别使用羧酸盐/磺酸盐复配、羧酸盐/非离子亲水单体复配以及羧酸盐/磺酸盐/非离子亲水单体复配,既可以发挥不同亲水单体的协同作用,又可以调控它们均匀分布在WPU的软段和硬段微相中,从而提高WPU的综合性能,论文具体研究内容包含如下四个部分:采用羧酸盐/磺酸盐为复合亲水单元,制备一种无任何有机溶剂添加的水性聚氨酯（SWPU）。羧酸盐二羟甲基丙酸（DMPA）和磺酸盐N-[（2-氨基）-氨基]乙烷磺化钠（A950）同时作为亲水扩链剂,也作为内乳化剂制备SWPU。A950作为后扩链剂,容易使SWPU分散体形成大量立体规则的球形颗粒,使胶膜在干燥过程中具有自然的光泽。通过调控A950和多元醇的含量、NCO/OH摩尔比等因素控制SWPU预聚体的粘度、软段与硬段的微相分离程度及固含量,使制备过程中不需加任何有机溶剂,避免了对环境污染和人体伤害。结果表明,当NCO/（OH+NH2）摩尔比为1.3,A950和多元醇摩尔百分含量分别为6%和15.5%时,SWPU的综合性能最佳。此时SWPU粒径最小,为59 nm;热稳定性最优异,初始最大热降解速率温度达到307℃;拉伸性能明显提高,拉伸强度和断裂伸长率分别达到42.45 MPa和1165%。该方法合成的SWPU可以使用在人造革和合成革的表面涂饰。应用实验表明,与传统的水性聚氨酯涂层相比,SWPU安全环保,具有自然的光泽、更佳的粘结性能、抗弯性能和手感效果。采用单组分交联改性的合成方法,分别以二官能度的N-[（2-氨基）-氨基]乙烷磺化钠（AAS）、多官能度的二乙烯三胺（DETA）和三乙烯四胺（TETA）为后扩链交联改性剂,制备了三种WPU分散体。考察了三种改性剂对WPU分散体及胶膜性能的影响。研究结果表明,与其它两种改性剂制备的WPU相比,由三官能度DETA制备的WPU具有最佳综合性能,其数均分子量和重均分子量最高,分别达到47200g/mol和81000 g/mol;其剥离强度最大,为2.89 N/15mm;其水吸收率最低,为8%。这说明与AAS和TETA相比,DETA作为交联改性剂,在提高WPU性能上是最有效的。此外,使用AAS/DETA复配制备WPU时,当AAS/DETA摩尔比是2:3时,WPU具有优异的粘结性和耐蒸煮性,并且NCO/OH摩尔比是1.6时,WPU具有较好的乳液稳定性和高固含量,固含量达到42.8%。以羧酸盐/磺酸盐作为复合亲水单元,采用单组分后扩链交联改性的方法制备WPU过程中只需添加极少量的有机溶剂（小于分散体总质量4%）。因此,该方法制备的WPU作为食品包装用油墨连接料,使用方便有效。采用羧酸盐/磺酸盐/非离子亲水单体复配作为复合亲水单元,以非离子亲水单体聚乙二醇（PEG）（PEG200、PEG400、PEG1000和PEG2000）和疏水的、可生物降解的聚己内酯二醇（PCL）（PCL2000）为混合软段,制备出一系列新型、无毒、两亲性的可生物降解水性聚氨酯（WBPU）。制备过程中不添加任何有机溶剂、催化剂和交联剂,属于“绿色”、可持续的工艺方法。此WBPU作为3D打印油墨,克服了传统3D打印材料毒性大、降解性及生物相容性差等缺点,可以用于制作软组织工程支架。酯基和醚基的结合使WBPU具有两亲性,对人体组织的再生和维护具有重要意义。为了满足3D打印对WBPU的要求,分别对WBPU分散体的固含量、粘度、平均粒径进行调控。所制备WBPU分散体的固含量为30%、粘度范围为0.4～2.5 Pa·s、粒径范围为81～109 nm,这些性能可以满足3D打印的要求。同时,也考察了PEG链段长度及软段含量对WBPU的相分离、热性能、生物降解性和细胞毒性的影响。结果表明,软段含量为72.6%,其中含有PEG1000的WBPU能获得理想的性能,有望用于组织工程支架的3D打印材料。通过改变聚氨酯中亲水链段的连接关系,制备一种高固含量可生物降解的水性聚氨酯分散体（BHPU）。采用羧酸盐/非离子亲水单体复配作为BHPU的亲水单元,将PEG引入到PCL基水性聚氨酯分子链中。PCL作为软段制备的BHPU,不但具有生物降解性能,其胶膜还具有优异的力学性能。采用全部非离子型亲水单体PEG与离子型亲水单体DMPA相关联以及部分PEG与DMPA相关联的两种合成方法制备BHPU。通过示差扫描量热仪、动态力学测试仪、激光粒度测试仪等多种表征方法考察了两种亲水单体不同的连接关系对BHPU的固含量、平均粒径、结晶性能、力学性能、吸水率、表面能以及生物降解性能的影响。结果表明,全部PEG分子与DMPA相关联的合成方法提高了BHPU的结晶性能、拉伸性能、抗水和抗污性能,使BHPU分散体的固含量由41%提高到52.7%。引入PEG400使BHPU的结晶度由20.2%提高到24.2%、拉伸强度由40 MPa提高到49 MPa。BHPU具有较好的生物降解能力。