传统溶剂型胶粘剂多含有大量有机溶剂,合成及应用过程中都挥发到大气中,工作环境有火灾隐患,对全球环境造成巨大的污染,同时造成大量制鞋工人职业病多发。水性聚氨酯(Water-Borne Polyurethane, WPU)胶粘剂是指聚氨酯溶于水或分散于水中形成的胶粘剂,也称水系或水基聚氨酯。该类型粘剂粘接性能好,胶膜物性可调节范围大,可用于多种基材的粘接。水性聚氨酯胶粘剂除保留传统溶剂型聚氨酯的一些优良性能外,同时解决了胶粘剂使用有机溶剂造成的有机物挥发(VOC)、有害气体污染物(HAPs)的问题。制备聚氨酯乳液常用的二异氰酸酯主要分芳香族和脂肪(环)族。芳香族聚氨酯材料的力学性能良好,但容易变黄。脂肪(环)族聚氨酯的耐水解性比芳香族聚氨酯好,稳定性好,不黄变。其次脂肪族异氰酸酯的异氰酸酯基团与水反应的活性比芳香族异氰酸酯低,制备工艺易控制,且芳香族异氰酸酯中的异氰酸酯基直接连在苯环上,产品受日照易被氧化成醌而变黄,而脂肪族异氰酸酯制品耐日照性能好。以脂肪环族IPDI为原料的水性聚氨酯胶粘剂报道较少,研究不够详细。本文详细研究了不同工艺条件、工艺配比对乳液稳定性、成膜性、胶膜力学性能以及耐热性能的影响。采用异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI),二羟甲基丙酸(DMPA),聚醚多元醇(PPG)等为主要原料进行反应,三乙胺(TEA)进行中和反应,乙二胺(EDA)进行二次扩链,合成系列水性聚氨酯乳液。分析了聚氨酯合成的机理；研究了反应时间、反应温度、催化剂、中和温度等因素对水性聚氨酯乳液稳定性的影响,确立的最佳工艺；探讨了反应物投料配比对产物水分散稳定性,力学性能以及胶膜的耐热性能的影响。通过FTIR、TG、X-RD等手段对水性聚氨酯胶膜进行结构表征和耐热性能、结晶性能测试。论文的主要工作如下：(1)以IDPI, PPG1000, DMPA为主要原料合成水性聚氨酯,通过单因素实验表明,反应最佳工艺为：PPG脱水最佳温度问120℃,最佳脱水时间为40min。反应温度最合适范围为100℃-110℃,反应最佳时间为2小时,最佳中和温度为50℃,反应时间为30min。(2)R值又名异氰酸根指数,是指异氰酸酯总摩尔数和羟基的总摩尔数之比(n-NCO/n-OH)。水性聚氨酯在乳化时水分子会参与扩链生成脲键,生成脲键的多少和R值有关；反应生成的氨基甲酯基以及残余的异氰酸酯基都与R值有关,这些极性基团对水性聚氨酯性能影响很大。通过单因素实验表明,最佳R值为1.6。当R=1.6时,水性聚氨酯乳液具有最佳的稳定性,稳定时间可超过180天；粘接性能最佳,此时终剥离可达9.6N/mm；同时具有最佳的热稳定性。(3) DMPA为WPU的亲水剂,对胶粘剂稳定性能影响很大。通过单因素实验表明,DMPA最佳用量为4.5%(质量比,DMPA与预聚体的质量百分比)此时乳液含量达到45%,高固含量可降低运输成本,提高胶粘剂利用率；乳液稳定性大于120天；泛黄指数为13%,指数偏低；DMPA含量增加,吸水率增大,吸水性适中；终剥离强度达到最高位为8.6N/mm,这是因为-COO-具有较强的极性,它能与基材表面的极性基团形成氢键,即形成粘接强度较大的接头,从而使剥离强度增大,但DMPA含量过高,反而致使分子链运动困难反而不利于剥离强度的提高；同时DMPA的加入会降低胶膜的结晶程度,适当提高聚氨酯分子的微相分离程度,提高胶膜的热分解温度。(4)最佳中和度范围在90%-100%,此时水性聚氨酯可以保持最佳的乳液稳定性,耐水性适中。(5)经过与市场上通用胶粘剂产品对比,测试结果表明,自制胶粘剂性能指标接近Bayer公司的高固含量水性聚氨酯胶粘剂。同时解决了胶粘剂使用有机溶剂造成的有机物挥发(VOC)、有害气体污染物(HAPs)的问题。具有明显的实用价值与环境友好的特点。