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聚氨酯是一类性能较为全面的材料，由于其良好的力学性能、优异的耐候性和弹性等优点，使得聚氨酯在建材、生活用品、纺织、皮革及医疗等领域得到了广泛的应用。近年来，随着人们对环境保护和生产安全的重视，聚氨酯材料水性化的研究与开发，成为了人们关注的焦点。本论文以甲苯二异氰酸酯（TDI）、聚四氢呋喃二醇（PTMG）为主要原料，2,2-二羟甲基丙酸（DMPA）为亲水扩链剂，乙二醇为小分子扩链剂，三聚氰胺和3-氨丙基三乙氧基硅烷（APTES）为改性剂，三乙胺（TEA）为中和剂，采用丙酮法制备WPU-M、WPU-APTES水性聚氨酯乳液，并对产物结构进行了表征确认。通过乳液的外观、离心稳定性及平均粒径等性能的比较，确定水性聚氨酯的最佳合成条件为：聚合反应温度为80℃，聚合反应时间为3个小时，乳化时控制温度为35℃。探究了R值、DMPA含量、改性剂用量等因素对改性水性聚氨酯乳液性能及薄膜性能的影响，并采用粘度测试、粒径测试、表面水接触角和力学性能等测试方法对乳液及薄膜的性能进行研究。实验结果表明，采用三聚氰胺为交联剂，用内交联法进行改性，可以提高水性聚氨酯膜的耐水性能和力学性能。随着三聚氰胺用量的增加，WPU-M薄膜吸水率下降，硬度提高，薄膜拉伸强度增大，断裂伸长率降低；三聚氰胺的加入，使WPU-M乳液的稳定性有所下降，随着三聚氰胺用量的增加，乳液平均粒径增大，但体系粘度变化不明显。通过对三聚氰胺加入量及乳化条件的控制，可以制得稳定的WPU-M乳液， WPU-M薄膜综合性能良好。在R值为1.2，DMPA含量为5.4%，三聚氰胺用量为1.95%，中和度为100%的最佳条件下，WPU-M膜的吸水率为5.23%，硬度为82HA，拉伸强度为43.05Mpa，断裂伸长率为488.9%。利用有机硅表面能低的特点，采用3-氨基丙基三乙氧基硅烷（APTES）改性水性聚氨酯，可以有效地改善其耐水性，当加入量达到一定值后，聚氨酯膜的力学性能也得到改善。在R值为1.3，DMPA含量为5.0%，APTES用量为9.0%，中和度为100%的最佳条件下，WPU-APTES膜的吸水率为4.18%，表面水接触角为79°，拉伸强度为42.19Mpa，断裂伸长率为166.9%。