水性聚氨酯（WPU）是一种以水为分散介质的二元胶体体系，由于其无毒、环保、应用范围广，已经引起了社会的广泛关注。本论文采用预聚体分散法，合成出了一系列WPU乳液；并采用增大粒子粒径分布的方法，合成了高固含量WPU乳液；对WPU乳液的合成工艺、性能及热分解动力学进行了系统分析；并将高固含量WPU乳液作为成膜剂应用于超细纤维合成革表面涂饰中，对其在合成革上的应用性能进行了探讨。首先以异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）及2，2－二羟甲基丙酸（DMPA）作为主要的硬段原料，以不同低聚物二元醇作为软段原料，合成出了一系列WPU乳液。采用傅立叶红外光谱仪（FT-IR）、激光粒度分析仪、万能拉力机、接触角测量仪、X射线衍射仪（XRD）、热重分析仪（TGA）、示差扫描量热仪（DSC），探讨了合成工艺对WPU性能的影响。结果表明两步法制备的WPU分子链上亲水基分布均匀，力学性能及耐水性能优于一步法；较佳的预聚温度为90℃。实验选用不同分子量聚己二酸乙二醇酯二醇（PEA）、相同分子量不同类别的二元醇[聚己二酸酯型二醇、聚四氢呋喃二醇（PTMG）、聚碳酸酯二醇（PCDL）]和相同类别不同分子结构的二元醇[PEA、聚己二酸乙二醇/丙二醇酯二醇P(E/P)A、聚己二酸乙二醇/一缩二乙二醇酯二醇P(E/DE)A、聚己二酸丁二醇酯二醇（PBA）、聚己二酸己二醇酯二醇（PHA）]作为软段，考察软段结构对WPU乳液固含量和性能的影响，结果表明：分子量为2000的PEA合成的WPU乳液各项性能较优，并有利于合成高固含量WPU乳液；软段分子链结构规整且结晶性较强的聚酯型WPU粒径较大且分布较宽、力学性能、耐水性和耐热性较好；软段结构中疏水链较短的且结晶性差的聚酯型WPU断裂伸长率较高；聚碳酸酯型WPU具有较好的力学性能和耐水性；聚醚型WPU乳液粘度和胶膜拉伸强度最小，分别为5.1mPa·s和11.7MPa；聚醚型WPU具有良好的耐低温性能，Tg为-54.4℃。考察了DMPA含量对不同软段WPU乳液固含量与性能的影响，结果表明乳液的粒径随DMPA含量的增加而减小，且当DMPA含量分别为2.9%、3.5%时，PEA-WPU和PHA-WPU粒径趋于定值且粒径分布最小；粘度则随DMPA含量的增加而增大，乳液离心稳定性增强；DMPA含量太高不利于合成高固含量WPU乳液；当DMPA含量增加1.2%，PEA-WPU和PHA-WPU胶膜的断裂伸长率分别减小90.6%和92.8%，拉伸强度分别增大了8.6MPa和10.5MPa，吸水性分别提高3.65%和21.09%；软段微区的结晶性能随DMPA含量的增加而减小。其次利用球状物体堆积密度数学模型，模拟高固含量WPU乳液粒径分布与分散体极限浓度的关系，采用增大粒子粒径分布的方法，合成了高固含量WPU乳液，通过FT-IR、激光粒度分析仪、万能拉力机、接触角测量仪、扫描电子显微镜（SEM）、TGA对其主要性能及热分解动力学进行了表征和分析。结果表明，按此法合成的高固含量WPU乳液粒径呈多峰分布趋势，平均粒径为424.835nm，粘度为316mPa·s，固含量大于50%，乳液离心稳定性良好，与低固含量WPU相比耐水性有所提高，微相分离程度较P(E/DE)A-WPU有所减小；热解动力学研究表明高固含量WPU的热解过程分为3个阶段，且随着升温速率的增大，所对应的失重峰温度依次升高，并导致高固含量WPU出现延迟分解现象；根据Kissinger法、Ozawa法和Crane法分别求解出了热分解活化能（E）为116.097kJ/mol、反应级数（n）为0.911、频率因子（A）为1.963×107s-1，WPU的热解反应动力学是近似1的复杂反应。最后将合成的一系列高固含量WPU乳液，应用于超细纤维合成革后整饰工段，并对其卫生性能及耐磨性能进行综合评定。结果表明P(E/DE)A/PEA型的高固含量WPU乳液透水汽性、透气性及耐磨性能均优于PTMG/PEA-WPU与PTMG/PBA-WPU乳液。