随着可持续发展的要求、环境法规的逐步确定和人们环境意识的不断增强，涂料本身所造成的环境污染的愈来愈受到重视，所以降低溶剂释放，使用环境友好型涂料品种，已成为人们研究的热点。水性聚氨酯具有优异的强度、硬度和耐化学性等性能，替代溶剂型产品己成为该类产品发展的必然趋势。　　 本论文研究制备了二羟甲基丁酸(DMBA)，并通过红外光谱和核磁共振对DMBA的结构进行了表征。探讨了在DMBA的合成过程中，原料的投料比、反应温度、反应时间、催化剂的选择等对制备水性聚氨酯的影响，确定了制备工艺。　　 本论文的工作主要包括产品开发与应用两个方面，研究了NCO/OH、不同软段多元醇、内乳化剂种类和亲水单体含量、小分子扩链剂等对水性聚氨酯(APU)合成工艺、乳液稳定性和涂膜物理机械性能、热性能、耐水性等的影响，在宏观物性上探讨了聚氨酯结构与涂膜性能的关系。并将前期合成的DMBA作为内乳化剂制备水性聚氨酯，与由二羟甲基丙酸(DMPA)制备的APU进行了比较，在此基础上得到了无溶剂PU水分散液以及力学和热力学性能均较优异的水性聚氨酯涂膜-涂膜可获得极大的伸长率，在皮革涂饰剂方面有着广泛的应用前景。　　 由于单一的PU涂料光泽差、耐水性差、机械强度不够高等缺陷限制了其在高性能领域中的应用。环氧树脂具有优良的粘结性能，高模量、高强度和耐化学性好等优点，内含羟基化合物、环氧基团，可直接参与水性聚氨酯的合成反应。所以本论文同时也研究了水性环氧改性聚氨酯体系，探讨了改性环氧添加量等因素对乳液的稳定性以及成膜物性的影响。研究对比了改性前后涂膜的力学性能，耐水性能等。采用水性环氧树脂改性制得的水性聚氨酯分散体，其涂膜性能在力学性能、耐水性能、热学性能、粘结强度等方面均得到了提高。