传统溶剂型聚氨酯的合成与施工过程中需要大量的有机溶剂,溶剂的挥发和残存会对施工人员和消费者的健康构成严重的威胁。随着经济的发展以及人们环保意识的提高,各国开始对VOC含量限制,而水性聚氨酯是以水代替有机溶剂作为分散介质,具有显著的环保价值。本文主要研究了以二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、聚酯二醇、二羟甲基丙酸(DMPA)等为原料合成水性聚氨酯预聚体,用三乙胺中和制备水性聚氨酯透明乳液的方法。实验过程中用二正丁胺滴定法测定了剩余-NCO基团的数量,结果表明剩余-NCO基团的量对水性聚氨酯乳液的性能及稳定性有较大的影响。通过透射电镜(TEM)观察了乳液微观形貌,并对胶膜力学性能及耐水性进行了测试。结果表明,n(NCO)/n(OH)比值增加,胶膜耐水性变好,胶膜的拉伸强度增大,而断裂伸长率变小;随着亲水扩链剂DMPA用量的增大,胶膜耐水性变差,拉伸强度增大,断裂伸长率先变大后变小;乳液的稳定性和耐水性则随着中和度的增大而变差;如若在乳化阶段加入扩链剂乙二胺,胶膜的断裂伸长率增大,断裂强度减小,吸水率也明显减小,可降至4%,克服了内乳化法制得的聚氨酯乳液成膜物吸湿率大这一固有缺陷。通过机械共混的方法,将水性聚氨酯乳液与中空结构聚合物微球混合,并对其成膜物的力学性能进行了研究,发现胶膜力学性能变差,未能得到理想的实验结果。单一的APU乳液存在自增稠差、固含量低、耐水性差、机械强度不如丙烯酸树脂等缺点,而且成本较高。而聚丙烯酸酯(PA)乳液与聚氨酯乳液在性能上能形成互补,有很好的应用前景。有机硅树脂表面能低,耐水性、耐候性以及透气性优良,已经广泛用于聚氨酯改性。采用合适化学方法用有机硅对水性聚氨酯-聚丙烯酸酯进行改性,可以得到有良好耐水性以及力学性能的涂膜。尝试了一种新型的丙烯酸有机硅双改性水性聚氨酯乳液的方法。利用丙烯酸羟乙酯中的-OH基与-NCO基反应,向产物分子链上引入双键,然后与乙烯基硅烷中的C=C双键发生自由基聚合,实现有机硅对APU的改性,希望达到丙烯酸有机硅双改性效果。通过对其结构和性能进行初步的研究和探讨,发现新型乳液的热性能及耐水性都得到了一定的改进,但其乳液稳定性及成膜性变得较差,影响了该乳液的推广使用。