水性聚氨酯以水为溶剂，几乎不含挥发性有机化合物（VOC）,具有独特的环保优势和发展前景，在胶黏剂、涂料、皮革涂饰剂等领域内逐步取代溶剂型聚氨酯材料。但是，与溶剂型聚氨酯相比，水性聚氨酯固含量低、干燥时间长，这些缺陷限制了它进一步的发展。因此，提高水性聚氨酯的固含量，对于水性聚氨酯的发展和应用具有重要的意义和价值。

目前高固含量磺酸型水性聚氨酯研究颇多，—般是通过强烈的剪切作用和适宜含量的亲水扩链剂直接乳化分散制得。例如Vilas等选择了一种新型的小分子磺酸盐一一丙烯酰胺基叔丁烷磺酸为扩链剂，使持粘时间、剥离强度和硬度都有很大的提高；Lee等合成出一种新型末端含磺酸基的聚醚多元醇（PESS）,然后和DMPA同作为离子化单体，合成出水性聚氨酯乳液。磺酸基团电离能力很强，具有较高的亲水性，因此磺酸型水性聚氨酯具有较高的固含量、较好的稳定性和较高的力学强度含量。

乳液聚合领域的研究表明，当乳液中的大小乳液粒子的粒径比约为6：1时，可以得到较高的固含量。马一飞等研究了乳化方式与二羟甲基丙酸（DMPA）的含量对乳液粒径大小的影响;Li等发现适当的乳胶颗粒直径比可以提高填充效率及降低黏度，从而提高水性聚氨酯固含量上限。这些研究证明多峰粒度分布可以有效地提高固体含量，预示乳液中的粒子粒径可以被很好地进行设计和控制。

乳液分散法是通过“类乳液共混”的方式使最终的乳液中具有粒径大小不同的乳液粒子。大小粒子混合排列可以提高空间利用率，从而提高乳液的固含量。与直接分散法的区别在于，粒径较小的乳液粒子是在乳化相转变的第三阶段被引入的，此时乳液粒子已形成，分散体黏度开始下降，因此加入的小粒子不会影响已形成的大粒子，而体系中的溶剂与水共同使混合物黏度下降。

本文选择以乙二胺基乙磺酸钠（AAS）的水溶液（50%）为亲水扩链剂制备磺酸型水性聚氨酯。首先通过直接法制备高固含量磺酸型水性聚氨酯，然后在此基础上选择出制备磺酸型大粒径乳液的条件，再通过乳液分散法制备高固含量磺酸型水性聚氨酯乳液，考察乳液分散法在磺酸型水性聚氨酯中的应用，并与已有的直接法制备相比较。

1实验部分

1.1原料与试剂

异佛尔酮二异氧酸酯(IPDI)：分析纯，德国Bayer公司；乙二胺基乙磺酸钠(AAS)：工业品，50%水溶液,传化公司提供；1,4-丁二醇(BDO)：分析纯，天津福晨化工厂；聚(1,6-己二醇/新戊二醇-己二酸)(PHNA)：M=2000,工业品，旭川化学有限公司；二月桂酸二丁基锡(T-12)：分析纯，国药基团化学试剂有限公司；丙酮：分析纯，北京化工厂。

1.2高固含量磺酸型水性聚氨酯的直接法制备

取一定量干燥过的PHNA、BDO于500mL三口烧瓶中，油浴升温至80°C,搅拌混合均匀，加入计量的IPDI,滴入3滴T-12(质量分数为5%。)，保持80C反应4h。降低温度，加入AAS,反应30min。高速搅拌下向预聚体中加水，乳化20min。旋蒸除去丙酮得水性聚氨酯乳液。直接法制备磺酸型水性聚氨酯的反应原理如Fig.1所示。直接法制备磺酸型水性聚氨酯配方见Tab.1。