水性聚氨酯以水为分散介质,不仅具有传统聚氨酯油墨、涂料的优点,而且更加安全,成本低廉,含有少量甚至不含易挥发有机物,已经成为未来发展的趋势。自乳化法是合成水性聚氨酯乳液最常用的方法,但其合成的树脂成膜后会残留亲水基团,使成膜后涂层的耐水性变差,这大大限制了聚氨酯的应用。交联改性是提高水性聚氨酯耐水性的主要手段,但是所采用交联剂大多存在有挥发性有毒物质,需要较长时间加热烘烤或者降低乳液稳定性等缺陷,所以安全高效的交联体系仍然是目前研究的热点。本文以异氟尔酮二异氰酸酯(IPDI),聚碳酸酯二元醇(PC),二羟甲基丁酸(DMBA)等为原料制备水性聚氨酯,分别使用酮肼交联体系以及改性HDI三聚体交联体系对聚氨酯进行改性,研究水性聚氨酯的合成工艺以及交联体系对聚氨酯性能的影响。主要工作如下:1使用乙二胺(EDA)与双丙酮丙烯酰胺(DAAM),通过Micheal加成方法合成了一种含有羰基的多元胺扩链剂EDDP,使用红外、质谱、薄层色谱等方法对产物的结构进行了分析表征。使用EDDP作为扩链剂,通过后扩链的方法,将羰基引入到聚氨酯分子链上,制备出能在乳液成膜过程中发生酮肼反应的室温自交联型聚氨酯乳液,优化得到了制备聚氨酯乳液的原料配方:软段单体比例为PC-1000:PC-2000=1:4,多元胺扩链剂用量为6%(wt),亲水扩链剂用量为3%(wt)。研究表明,EDDP的使用,对乳液的粒径、Z-电位、稳定性没有明显的影响,但是极大地提高了乳液成膜后的交联密度,其最大交联度接近90%,因此显著地改善了涂膜的耐水性和力学性能,使其吸水增重率从84%下降到10.3%,断裂伸长率超过1000%,拉伸强度超过30MPa。2使用二乙烯三胺(DETA)与双丙酮丙烯酰胺(DAAM)反应合成出一种三官能度扩链剂DEDP,将其作为功能性扩链剂制备水性聚氨酯乳液,并同时将酮羰基交联基团引入到的聚氨酯分子中。对比研究了 EDDP和DEDP两种不同扩链剂对聚氨酯性能的影响,发现使用DEDP制备的乳液,除了能产生酮肼外交联之外,还能够在聚氨酯分子内产生一定的交联,因此可以进一步将聚氨酯乳胶膜的吸水增重率降低到9.8%。3进一步将聚碳化二亚胺交联单体应用于DEDP的聚氨酯乳液中,制备了一种具有酮肼和聚碳化二亚胺双重交联体系的聚氨酯乳液。发现聚碳化二亚胺对提高乳液对PP与PVC基材的附着性与耐湿摩擦性,以及乳胶膜的耐水性有一定的作用,但是需要用量较大。3采用直接使用巯基硅氧烷对HDI三聚体进行改性(直接改性法),以及先对HDI单体进行改性,然后再使用改性的单体与HDI三聚的方法(先改性后三聚法),制备巯丙基硅氧烷改性HDI三聚体,将这种改性HDI三聚体用于聚氨酯的合成,研究了改性HDI三聚体对聚氨酯乳液的影响。结果表明,改性HDI三聚体能使聚氨酯分子中产生一定程度的内交联,同时引入的硅氧烷能够在乳液成膜过程中发生水解交联作用,因此能够有效改善聚氨酯的性能。当使用nHS:nNCO=1:5制备得到的改性三聚体,且用量为异氰酸值n三聚体:nIPDI约为1:11时,所制备的乳液室温下贮存稳定期在6个月以上,胶膜拉伸强度超过30 MPa,断裂伸长率1000%,吸水增重率为9.8%。