原文作者：安徽大学化学化工学院 许戈文

水性聚氨酯自从20世纪70年代在我国出现至今已有30多年发展历史，涉及的应用领域也从当初的皮革涂饰发展到现在的几乎涵盖国民生活所有领域。

在十二五期间，顺应环保、安全、低碳潮流的水性聚氨酯材料将迎来高速发展的黄金时代。

自乳化工艺优点： 

(1) 制成的分散液粒径较小，且分布窄，分散液贮存稳定； 

(2) 成膜后胶膜的力学和其他应用性能优良； 

(3) 分散设备简单，操作简单，不需要强制搅拌； 

(4) 不需要乳化剂，对最终产品耐水性影响小。 

经多年从事水性聚氨酯研究，总结出如下自乳化工艺经验： 

(1) 乳化温度宜低不宜高，不应超过 45 ℃，用芳香族多异氰酸酯时更要注意乳化温度； 

(2) 成盐剂选有机碱类较合适，其用量应严格控制； 

(3) 选择高效乳化设备能收到事半功倍的效果。 

自乳化型水性聚氨酯有 4 种，即阳离子型、阴离子型、两性离子型和非离子型，它们不同之处就是亲水基团不同，阳离子型采用 N-烷基二醇扩链，引入叔胺基，然后经季铵化或用酸中和从而实现自乳化；阴离子型采用二羟甲基丙酸等为扩链剂，引入羧基或磺酸基，再用三乙胺等进行中和并乳化；两性离子型目前工业化较少，研究的多采用阴、非离子型和阳、非离子型较多，阴、阳离子型很少；非离子型目前发展很快，它主要采用引入羟甲基等非离子基团，尤其是聚氧化乙烯链段，可得到非离子型自乳化聚氨酯，这里需特别注意非离子基团一定要接在聚氨酯分子侧链上，否则最终产品耐水性无法保障。 

聚氨酯水性化过程实际是聚氨酯离子聚合物的有机溶液转变为水性分散体的过程，其间，水的加入使离子结合体减少，导致黏度急剧下降，加入更多的水时，疏水链段的溶剂化层减少，疏水链段的有序化排列诱导疏水链段相互作用增强，在离子中心处产生二级交联，使大量的分子间缔合转变为分子链缠结，黏度增加。进一步加水将使分子间的缔合逐渐为水分子所解体，导致浑浊，表明分相开始形成，接着浑浊度增加，黏度下降，团状物重新组合成微球，且离子基团位于粒子表面。由于每个微粒带有相同电荷，微粒之间相互推斥，从而形成高度分散、稳定的体系。 

注意：(1) 在离子聚氨酯水分散体中，粒径随着分子链中亲水性离子含量的增加而减小(这是因为亲水性离子含量的增加使得分子链的亲水性增加，提高了聚合物的水化作用，有利于聚合物相的微细分散，从而使粒径相应减小)。(2) 亲水成分越多，越有利于储存稳定性的提高，但胶膜的耐水性却会降低，故一般在兼顾分散液稳定性的前提下，控制亲水基团含量尽可能低。