聚氨酯(PU)是分子链段中含氨基甲酸酯结构单元的一类高分子聚合物的总称,分子链上存在大量的极性键,分子间易形成氢键,氢键作用使得涂膜具有优异的强度、耐磨、耐水、耐溶剂、耐低温及粘接等方面性能,广泛应用于涂料、胶黏剂、皮革、纺织、造纸及医药等方面。随着环保法规的确立和人们环保意识的增强,环境友好型聚氨酯应运而生。水性聚氨酯(WPU)是以水代替有机溶剂作为分散介质的新型聚氨酯体系,结合了溶剂型聚氨酯的高性能和水性乳液的低VOC含量,是优异的环境友好型材料。水性聚氨酯涂料符合发展涂料工业的“四E原则”(Economy、Efficience、Ecology、Energy),然而水性聚氨酯分子中亲水性基团的存在及树脂本身的缺陷(如耐温性差、硬度低、耐老化性差等),影响了它的使用范围,许多化学工作者致力于对其进行改性,常见的改性方法有丙烯酸改性、环氧树脂改性、有机硅改性、氟改性、植物油改性、纳米改性等。本论文在阅读大量国内外文献的基础上,根据本实验室具体条件,采用一种新的合成方式,制备了环氧树脂E-51改性水性聚氨酯(EPU)材料和非离子型丙烯酸改性水性聚氨酯(PUA)材料。具体工作分为两个部分：1.环氧树脂E-51改性水性聚氨酯的合成及性能本节选用异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚四氢呋喃二醇(PTMG)、二羟甲基丙酸(DMPA)及一缩二乙二醇(DEG)为主要原料,经相转化法合成了阴离子型水性聚氨酯(WPU)自乳化乳液；然后加入过量胺开环的环氧树脂E-51,后扩链30min,得到环氧树脂E-51改性水性聚氨酯(EPU)乳液。并对这种材料进行了力学、耐水性、硬度、粘度、存储稳定性、粒径、结构及热力学等方面的测试,与改性前进行比较,研究了不同环氧树脂E-51添加量对乳液粒径、粘度、存储稳定性及胶膜强度、接触角、吸水率、硬度、耐热性等方面的影响。结果表明：(1)TEM观察及粒径测试表明WPU及EPU乳液粒子呈球状,乳液平均粒径均小于100nm,随着环氧树脂E-51添加量的提高,EPU乳液的平均粒径增大,且乳液粒径分布变宽；(2)乳液粘度随着环氧树脂E-51添加量的提高而增大,当环氧树脂E-51添加量达8%时乳液稳定性较差；(3)红外光谱分析表明,乙二胺成功开环环氧树脂E-51,且EPU中存在环氧树脂E-51特征吸收峰；(4)力学测试表明,随着环氧树脂E-51添加量的提高,胶膜拉伸强度逐渐增大,断裂伸长率逐渐降低；(5)耐水性及接触测试表明,环氧树脂E-51的添加明显降低胶膜吸水率,且接触角随着环氧树脂E-51添加量的提高而增大；(6)TGA及MCC测试表明,环氧树脂E-51的添加提高了胶膜的耐热性,胶膜热释放速率随着环氧树脂E-51添加量的提高而降低,胶膜的阻燃性得到提高。2.丙烯酸改性水性聚氨酯的合成及性能本节选用异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚氧化丙烯二醇(N-210)、聚氧化乙烯二醇(PEG)等为基本原料,合成端异氰酸根的聚氨酯预聚体；然后采用丙烯酸羟乙酯(HEA)将双键引入到聚氨酯主链上,最后经相转化法合成了非离子型双键封端水性聚氨酯(HPU)乳液。然后采用热引发方式,和甲基丙烯酸甲酯(MMA)及丙烯酸丁酯(BA)进行自由基聚合,将丙烯酸单体接到水性聚氨酯主链上,得到非离子型丙烯酸改性水性聚氨酯(PUA)乳液。并对这种材料进行了耐水性、粒径、电镜、结构及热力学等方面的测试,与改性前进行比较,分析了不同丙烯酸含量对乳液粒径、粒子形貌及胶膜吸水率及热力学等方面的影响。结果表明：(1)TEM观察及粒径测试表明HPU乳液粒子呈球状,PUA及PA乳液粒子有明显核壳结构；乳液平均粒径均小于100nm, PA及HPU乳液粒径分布较窄,随着HPU添加量的提高,PUA乳液的平均粒径增大,且乳液粒径分布变宽；(2)乳液粘度随着HPU添加量的增加而提高,胶膜耐水性随着HPU添加量的提高而降低；(3)红外光谱分析表明,采用理论HEA添加量的120%,于70℃反应3h,封端反应进行的比较完全,PUA中含有HPU及PA的特征吸收峰；(4)TGA及DSC测试表明,PUA胶膜的耐温性较HPU有明显提高,且随着丙烯酸单体含量的增加而提高,且胶膜的玻璃化转变温度随着丙烯酸单体含量的增加而提高。