聚氨酯(Polyurethane PU)一般是指在高分子链的主链上含有重复的氨基甲酸酯键结构单元的高分子化合物。传统聚氨酯一般以有机溶剂作为分散剂,但是随着人们环保意识的增强,聚氨酯的发展正在逐渐向着无溶剂的方向发展,以水为分散介质的水性聚氨酯(Waterborne polyurethane WPU)成为研究的热点。生物质资源作为一种可再生能源,充分利用这一能源对现代社会有很重要的意义。本研究创新地将生物质液化液作为反应原料,成功制备生物基水性聚氨酯。研究中主要选用笋壳作为液化原料,以质量比为1:3的乙二醇和聚乙二醇400混合液作为液化剂,硫酸作为催化剂,在150℃下进行液化反应,获得液化液。以生物质液化液、异氰酸酯及多元醇组成基本反应单体;二羟甲基丙酸(DMPA)为亲水扩链剂;二月桂酸二丁基锡(DBTD)为催化剂进行合成反应,利用预聚体分散法制备了一系列生物基水性聚氨酯。研究首先探索水性聚氨酯的最佳制备条件。以NCO%的含量为主要衡量指标,确定了预聚反应条件为:聚合反应条件第一步反应温度70℃,反应时间100 min,第二步反应温度80℃,反应时间100min。其次,探索将生物质液化液逐步加入反应体系中,制备生物基水性聚氨酯的最佳制备工艺。本研究对乳液的稳定性、固含量以及胶膜的耐水性、耐热性、力学性能等性能进行了测试。在最佳制备工艺条件下,制得的乳液和胶膜性质均符合标准,测试结果显示乳液的固含量稳定在28%-35%之间,稳定性较好,胶膜最大接触角可以达到93.7°。再次,进行所制得的水性聚氨酯的改性研究。为了改善生物基水性聚氨酯的耐水性、耐热性和力学性能,本研究利用有机硅改性剂KH550对其进行了改性研究。研究结果表明KH550的最佳用量为2.5%,改性后胶膜的耐水性、力学性能和耐热性有明显提升。改性后胶膜吸水率从40.0%降低到22.28%,断裂伸长率可以保持在492%,胶膜的半寿温度(失重50%)从340.349℃升高到352.853℃。最后,验证生物基水性聚氨酯的制备方法的普适性以拓展本研究的研究成果。在研究中,利用竹屑、花生壳、甘蔗渣的液化液为原料分别制备水性聚氨酯。运用已有液化方法液化竹屑、花生壳和甘蔗渣,液化率分别达到99.69%、88.23%和96.58%,结果表明,这些液化液均可成功制备生物基水性聚氨酯,性能与笋壳液化液制备的水性聚氨酯相近。本研究成功制备了生物基水性聚氨酯,拓宽了生物质液化液的利用途径,研究中探究了四种生物质液化液制备生物基水性聚氨酯,测试后各项指标均可达到标准要求,充分证明本研究的生物基水性聚氨酯制备方法具有潜在的应用前景。