聚氨酯是一类性能优良的合成材料,它具有耐低温、柔韧性强和耐磨性好、粘结强度大等特点,所以聚氨酯材料在日常生活乃至工业领域有着广泛的应用。目前聚氨酯以溶剂型为主,但是溶剂型产品面临的最大问题就是有机溶剂的挥发造成环境的污染,已经不符合绿色环保的发展趋势和日益严格的法律法规。所以,水性聚氨酯逐渐代替了溶剂型聚氨酯,成为产品开发与研究的热点。近年来,随着人们对于材料功能性和环保性的要求日益提高,人们对于新型聚氨酯的研究与开发也更加深入。一方面是从合成聚氨酯的原材料出发,寻找新型、环保、可再生的资源作为原料,如使用植物油制备多元醇,作为聚氨酯的原料；另一方面,由于聚氨酯在耐热性、力学性方面还存在一定的不足,需要通过共聚、缩聚等方法进行改性或者改进原料,增强分子间的结合,从而加强或改善聚氨酯的各项性能。本文以大豆油作为原料,通过环氧化反应制备得到一系列具备不同环氧值的环氧大豆油。以此为原料,通过直接开环及乳酸开环反应制备了具备一定羟基值的大豆油多元醇(SOP)及大豆油-乳酸改性多元醇(LA-SOP),并与异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二羟甲基丙酸(DMPA)和三乙胺(TEA)等原料反应,经自乳化法成功的制备出了大豆油改性水性聚氨酯分散液和大豆油-乳酸改性水性聚氨酯分散液。首先通过正交实验和单因素实验结合的方式,得出了制备环氧大豆油的最佳工艺：m(大豆油)：m(双氧水)：m(甲酸)=1：0.6：0.4,反应时间为24小时,反应温度为60℃。在此条件下制得环氧大豆油的环氧值约为4.4%,同时得到了制备大豆油多元醇的最佳工艺：m(环氧大豆油)：m(甲醇)：m(氟硼酸)=1：2：0.01,反应时间为2小时,反应温度为50℃；制备环氧大豆油-乳酸改性多元醇的最佳工艺：m(环氧大豆油)：m(乳酸)=1：0.6,反应时间为16h,反应温度为90℃。其次,通过系统研究合成制备工艺过程中多种因素对乳液黏度以及胶粒粒径的影响,发现当控制中和度为100%,R值为1.2,DMPA含量为6%时制得的乳液在乳液粒径、黏度以及耐水性方面均达到预期的要求,可用于制备水性聚氨酯乳液。经FT-IR图谱分析确认,大豆油改性水性聚氨酯及大豆油-乳酸改性水性聚氨酯成功合成。通过TEM照片可以观察到乳液中的粒子,结构完整清晰,粒径大小比较均一,引入了乳酸的大豆油改性水性聚氨酯粒径相对较大,达到了100nm左右,而大豆油改性水性聚氨酯乳液粒径稳定在80nm左右。利用大豆油-乳酸为多元醇合成的水性聚氨酯,涂膜的热稳定性相对于以大豆油多元醇为原料合成的水性聚氨酯有较大提高。利用羟基值相当的大豆油多元醇及大豆油-乳酸多元醇为原料合成的水性聚氨酯,后者的T25从285℃上升至301℃,Tmax由355℃上升至414℃,并且热分解由两个阶段变为三个阶段。这是由于乳酸的引入使得多元醇与异氰酸酯的内部交联更加充分,丰富了大豆油-乳酸改性水性聚氨酯软硬段间的相互作用,加强了大分子间的作用力,使得微相分离的程度进一步增强,Tg1与Tg2相差也进一步增大。随着大豆油-乳酸多元醇的引入,涂膜的拉伸强度逐渐增加,同时断裂延伸率减小。羟基值相当的SPU与LA-SPU,当羟基值都在140mgKOH/g左右时,其拉伸强度由1.47MPa增长至5.75MPa,相应的其断裂延伸率也由250%缩减到153%。大豆油-乳酸多元醇的引入增强了反应程度及大分子间的作用力,在乳液成膜的过程中会增加链缠结的程度,致使成膜韧性提高,拉伸强度增加。