水性聚氨酯是一种聚氨酯粒子分散于水中的二元胶体体系,分子链中含有亲水性基团,因此与水具有很强的亲和性。它不仅具有溶剂型聚氨酯耐低温、柔韧性好、粘接强度大的优良性能,还具有无毒、不燃、气味小、不污染环境、安全、加工方便、成膜透气性好等优点。由于近年来有机溶剂价格高涨及环保部门对有机溶剂的使用和废物排放的严格限制,使水性聚氨酯取代溶剂型聚氨酯成为一个重要的发展方向。近十年来,国内水性聚氨酯研究多采用芳香族异氰酸酯为原料,其耐候性差,容易黄变,不能满足市场的特殊要求。随着人们生活水平的提高,对环保、健康及高性能产品的需求日益迫切,绿色化学品逐渐成为未来发展的主流,因而由更加环保的脂肪族异氰酸酯生产的水性聚氨酯产品,将成为顺应这一潮流的主要发展方向之一。本课题选用脂肪族六亚甲基二异氰酸酯(hexamethylenediisocyanate,简称HDI)、聚己二酸丁二醇酯二元醇(poly butyleneglycol adipate,简称PBA)、二羟甲基丙酸(dimethylolpropionic acid,简称DMPA)和小分子二元醇等为主要原料,采用阴离子自乳化法,合成了一系列稳定的聚酯型水性聚氨酯乳液,然后与市售交联剂交联成膜,并在纯棉织物上进行涂层。通过研究亲水基团的含量、NCO/OH摩尔比值、软段分子量以及扩链剂种类等对水性聚氨酯乳液性能、膜的力学性能、膜的热力学性能以及涂层织物白度、防水透湿性能的影响,结果发现:随着DMPA用量的增加,乳液粒子尺寸减小,乳液的粘度上升,乳液的机械稳定性提高;涂膜的吸水率增大,耐水性下降,胶膜的拉伸强度变化有增大趋势,但不明显;玻璃化温度降低、熔点升高,微相分离程度加大;耐热稳定变化不显著。随着初始NCO/OH摩尔比值的增大,乳液粒子尺寸增大,乳液粘度下降,乳液稳定性降低;涂膜吸水率降低,但降低效果不显著;胶膜的拉升强度先增加后降低;玻璃化温度增加,微相分离程度降低;耐热稳定性明显降低。随着多元醇PBA分子量的增大,乳液外观由半透明到乳白色,粘度逐渐减小,稳定性下降;胶膜的拉伸强度、断裂伸长率都增加;玻璃化温度降低、熔点升高,微相分离程度加大;耐热稳定性提高。不同扩链剂对水性聚氨酯乳液的性能有所影响,比较显著表现在胶膜的力学性能上,EDA扩链后的聚氨酯回弹性较好、BPA扩链后的聚氨酯强度高,BDO的介于二者之间。在棉织物涂层整理中,焙烘温度和时间工艺因素对PU高聚物与棉纤维交联度及膜在表面形成有着重要影响。温度低、时间短,耐水压值低;温度高、时间长,白度下降明显,在140℃下交联1～2min有较好的综合性能。涂层量增加,涂层织物的白度略有降低;透湿性降低幅度较大;耐水压升高;聚氨酯软段分子质量增加有利于耐静水压的提高,但会导致透湿性下降。