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水性双组份聚氨酯涂料(2K-WPU)是环境友好型涂料，具有媲美溶剂型聚氨酯的优异性能，为当今涂料发展热点。2K-WPU涂料由水性羟基树脂和水可分散多异氰酸酯固化剂(WDP)组成，其中WDP是涂膜性能和成本的关键组分。现有WDP技术主要由跨国公司垄断，我国自主研发的WDP存在异氰酸酯含量(NCO%)低、黏度大、储存稳定性差和与羟基树脂匹配性不好等缺点。本文制备系列氨基磺酸，并作为亲水改性剂制备磺酸型WDP，研究氨基磺酸结构和添加量对WDP及涂膜性能的影响规律。
首先，利用“一步法”工艺合成环己氨基磺酸型WDP，发现环己基氨基丙磺酸(CAPS)和环己基氨基丁磺酸与NCO基反应速率较快，在90℃下4h可完成反应，制备的WDP外观好；而环己氨基乙磺酸与NCO基反应困难，90℃需6h以上完成反应，其WDP产物外观浑浊，涂膜性能差；其次，针对CAPS与多异氰酸酯相容性差、反应产物不易澄清等问题，优化了“一步法”工艺，研究了CAPS添加量对WDP的水分散性及2K-WPU涂膜性能的影响，发现提高CAPS添加量可提高WDP的水分散能力及与水性羟基树脂的相容性，从而提高性能；但同时增大固化剂粘度，导致施工难度增大；当CAPS改性量为3.5wt%时，制备的WDP性能较好，其NCO%=20.4%，粘度为6950mPa.s，水分散体平均粒径为298nm，亮光漆光泽度为90°以上。
采用伯胺和磺酸内酯合成了丙基、异丙基、异丁基和苯基等系列氨基磺酸化合物(NSAs)，通过FT-IR、NMR、ES-MS等表征其结构。将NSAs与HDI三聚体反应制得系列WDP，研究NSAs取代基结构对WDP及涂膜性能的影响，采用DSC和DMA研究了WDP制备的水性双组分聚氨酯涂膜的微相结构，并与CAPS基涂膜进行比较，发现随取代基分子量增大，产物WDP分子量增大。其中异丁基具有较小的分子量和较低的空间位阻，基于异丁基的WDP具有良好的水分散性及较低的粘度，其涂膜具有较高的微相分离程度和较好的耐水性，当添加量为2.5wt%时，制备WDP的NCO%=20.8%，粘度为4559mPa.s，水分散体平均粒径为166nm，涂膜光泽92°。而CAPS具有较大分子量和空间位阻效应，其制备的WDP的水分散性差，且涂膜微相分离程度低，导致其涂膜的耐水性降低。与商品化的WDP进行比较，发现本文制备的WDP涂膜在摆杆硬度和耐水性等方面有优势。
首先，利用“一步法”工艺合成环己氨基磺酸型WDP，发现环己基氨基丙磺酸(CAPS)和环己基氨基丁磺酸与NCO基反应速率较快，在90℃下4h可完成反应，制备的WDP外观好；而环己氨基乙磺酸与NCO基反应困难，90℃需6h以上完成反应，其WDP产物外观浑浊，涂膜性能差；其次，针对CAPS与多异氰酸酯相容性差、反应产物不易澄清等问题，优化了“一步法”工艺，研究了CAPS添加量对WDP的水分散性及2K-WPU涂膜性能的影响，发现提高CAPS添加量可提高WDP的水分散能力及与水性羟基树脂的相容性，从而提高性能；但同时增大固化剂粘度，导致施工难度增大；当CAPS改性量为3.5wt%时，制备的WDP性能较好，其NCO%=20.4%，粘度为6950mPa.s，水分散体平均粒径为298nm，亮光漆光泽度为90°以上。
采用伯胺和磺酸内酯合成了丙基、异丙基、异丁基和苯基等系列氨基磺酸化合物(NSAs)，通过FT-IR、NMR、ES-MS等表征其结构。将NSAs与HDI三聚体反应制得系列WDP，研究NSAs取代基结构对WDP及涂膜性能的影响，采用DSC和DMA研究了WDP制备的水性双组分聚氨酯涂膜的微相结构，并与CAPS基涂膜进行比较，发现随取代基分子量增大，产物WDP分子量增大。其中异丁基具有较小的分子量和较低的空间位阻，基于异丁基的WDP具有良好的水分散性及较低的粘度，其涂膜具有较高的微相分离程度和较好的耐水性，当添加量为2.5wt%时，制备WDP的NCO%=20.8%，粘度为4559mPa.s，水分散体平均粒径为166nm，涂膜光泽92°。而CAPS具有较大分子量和空间位阻效应，其制备的WDP的水分散性差，且涂膜微相分离程度低，导致其涂膜的耐水性降低。与商品化的WDP进行比较，发现本文制备的WDP涂膜在摆杆硬度和耐水性等方面有优势。