随着社会对环保意识的加强,水性聚氨酯的研究逐渐成为主流。与溶剂型聚氨酯相比,水性聚氨酯存在蒸发潜热高、干燥速度慢、制备过程黏度高等问题,导致生产及应用成本高,从而使得市场上仍以溶剂型聚氨酯产品为主。现有的水性聚氨酯制备过程中,往往会加入少量有机溶剂以调整体系分散性,这从严格意义上来说,并不是真正的水性聚氨酯,并且溶剂的添加仍会对环境造成影响,而杜绝有机溶剂又不利于固含量的提高。此外,有关水性聚氨酯应用方面的研究较丰富,但关于其结构与性能系统研究的文献不多。本文通过调控支链结构,成功合成高固含量无溶剂型水性聚氨酯,探究了交联剂种类、交联剂引入量、固含量对水性聚氨酯乳液及泡沫的稳定性、黏度、触变性、黏弹性的影响。通过红外光谱(FT-IR)、电子显微镜、旋转黏度计和平板流变仪等仪器进行测试表征。其中,实验分别以季戊四醇、双季戊四醇和超支化聚酯H103为交联剂。结果表明:(1)通过调控支链结构能提早相转变点出现,乳液固含量可达到55 wt.%,尤其引入H103乳液固含量可达60 wt.%;体系交联度增加能使交联网络结构更加完善,乳液稳定性增加;交联密度会影响乳液流变性,交联密度增加,乳液非牛顿流体特性增加,触变性减小,流动性增加,黏弹性行为增加。通过改变交联密度能一定程度控制乳液发泡性和泡沫稳定性,在较低或较高的交联度下,乳液发泡性小,泡沫半衰期短;支链结构也会影响泡沫流变性,一定范围内,支链结构增加,泡沫黏度基本下降,非牛顿流体特性明显,触变性减小,黏弹性增加。此外,交联密度还会影响膜的耐溶剂性,交联密度增加,膜的耐水性和耐溶剂性增加。(2)通过调控固含量能影响乳液流变性,固含量降低会导致乳液被稀释,乳液黏度下降,非牛顿流体特性不明显,触变性和黏弹性减小;固含量降低还会增加体系内异氰酸根与水反应,影响发泡倍率和泡沫稳定性;泡沫流变性同样受固含量影响,一定范围内,固含量降低会导致泡沫黏度降低,触变性减小,黏弹性减小。水参与反应生成脲键,使得膜在低固含量下也具有一定交联度,但固含量过低,水的稀释作用会增强。