水性聚氨酯，全稱水性聚氨基甲酸酯（Waterborne Polyurethane 簡稱 WPU），它主要是由含有羥基的醇類和含有異氰酸酯基的異氰酸酯通過反應(yīng)生成了多嵌段聚氨酯聚合物，其分子結(jié)構(gòu)中含有很多重復(fù)的氨基甲酸酯基。

水性聚氨酯的聚合研究始于上個(gè)世紀(jì)四十年代，現(xiàn)今已經(jīng)被應(yīng)用于我們?nèi)粘Ｉ畹母鞔箢I(lǐng)域]。最早德國Wurtz教授于1849年成功的制得脂肪族異氰酸酯。但是聚氨酯的出現(xiàn)，直到 1937 年才被德國化學(xué)家 Otto Bayer 通過 1,4-丁二醇和六亞甲基二異氰酸酯成功地合成。在此之后聚氨酯憑借著其優(yōu)良獨(dú)特的性能很快的就被應(yīng)用到眾多化工行業(yè)當(dāng)中。所以后來德國也被人們稱為聚氨酯工業(yè)的發(fā)源地。緊接著隨著全球經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們對于環(huán)保理念的重視。同時(shí)，在工業(yè)市場的巨大刺激下，水性聚氨酯的研究在 90 年代初隨之應(yīng)運(yùn)而生。經(jīng)過三十年的發(fā)展，比利時(shí)聯(lián)合化工企業(yè)有限公司、美國 Air Products 公司、英國捷利康公司都對水性聚氨酯展開了深入的研究。而我國相對于其他國家關(guān)于水性聚氨酯的研究發(fā)展較慢，于 20 世紀(jì) 70 年代開始，1989 年國內(nèi)聚氨酯首次被成功的合成投入工業(yè)化生產(chǎn)。截止今天，我國的聚氨酯的產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到 1000 萬噸，占全球聚氨酯總產(chǎn)量的50%左右，據(jù)官方數(shù)據(jù)預(yù)測聚氨酯產(chǎn)量將會(huì)在接下來年里繼續(xù)持續(xù)增長的趨勢。

目前，研究者對于水性聚氨酯的研究多數(shù)還是停留在單一的羧酸型，相對于羧酸型水性聚氨酯，磺酸型與生物質(zhì)原料改性水性聚氨酯起步稍晚。但是，這些新型的水性聚氨酯在耐水性、固含量、力學(xué)性能、熱力學(xué)等方面都呈現(xiàn)出了巨大的優(yōu)異性。

合成了一種分子鏈含有磺酸基團(tuán)的水性聚氨酯硬段，得到其分散體系粘度較低、固含量較高，并且進(jìn)一步對其力學(xué)性能合和儲(chǔ)存穩(wěn)定性進(jìn)行了探究。研究結(jié)果表明，這種磺酸型的水性聚氨酯相比羧酸型型，具有良好的力學(xué)性能和儲(chǔ)存穩(wěn)定性。這是由于磺酸基具有較大的雙電層電位，分子間的靜電排斥作用阻止了分子之間的凝聚，使得合成的水性聚氨酯產(chǎn)生強(qiáng)的親水性，分散體穩(wěn)定性提高。同時(shí)，磺酸基團(tuán)的引入，使整個(gè)體系中的硬段含量得到增加，導(dǎo)致分子間作用力增大，分子結(jié)構(gòu)排列更加規(guī)整有序。

用磺酸型和水合肼擴(kuò)鏈劑，成功合成了固含量為 40 %的水性聚氨酯，并且研究了磺酸基含量對這種水性聚氨酯膠膜的影響。研究結(jié)果表明，乳液穩(wěn)定性、膠膜的斷裂伸長率和拉伸強(qiáng)度、熱力學(xué)穩(wěn)定性等得到顯著提高。

以蓖麻油作為交聯(lián)劑，合成的蓖麻油改性水性聚氨酯。研究結(jié)果表明，隨著蓖麻油含量的不斷增加，膠膜的疏水性和力學(xué)性能得到提高，當(dāng)W=5.5 %時(shí)，水性聚氨酯膠膜的綜合性能最佳。從而使水性聚氨酯的應(yīng)用范圍得到了擴(kuò)寬。

用松香作為改性劑，以聚己內(nèi)酯二元醇（PCL220N）、TDI-80作為主要合成原料，成功地制備出了松香改性的 TDI 水性聚氨酯膠黏劑。研究結(jié)果表明，當(dāng)松香的引入量為 5.73 %時(shí)，水性聚氨酯膠膜的拉伸強(qiáng)度達(dá)到最大。