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本课题以HDI、IPDI、PBA为主要原材料，以AAS或AAS和DMPA为亲水性扩链剂，采用丙酮法-预聚体混合法成功合成了固含量为50%的磺酸盐型水性聚氨酯乳液。本试验采用FT-IR、1H-NMR、TG、DSC、XRD、DMA、TEM、SEM和AFM等技术对影响水性PU乳液和胶膜的各种因素进行了深入的分析。研究结果表明：二正丁胺－丙酮滴定法和红外光谱法都可以确定聚氨酯预聚反应的最佳反应时间，且当预聚反应达到60min时，反应物中－NCO基团含量基本不变，且与理论计算值相近，可终止预聚反应而进入下一步合成操作；当AAS的用量为9.2mmol （100g·resin）-1、扩链时间为2540min、且一次性加入时，可获得性能较佳的高固含量磺酸盐型水性PU；当合成原料PBA的相对分子质量由2000增大到3000时，所得胶膜的热分解温度T5%和T10%分别提高了34.7℃和29.4℃，同时软段的结晶性也得到了提高；随着DMPA/AAS比值的增大，所得PU胶膜的热稳定性能变差，结晶焓ΔHc显著降低，结晶温度Tp明显升高，因此在磺酸盐体系中加入羧酸型亲水性扩链剂DMPA，不利于制备高固含量、高结晶性能的水性PU；当NCO/OH的比值在1.91.7之间时，减少NCO/OH的比值，胶膜的熔融焓ΔHm和结晶焓ΔHc有所升高，当NCO/OH的比值为1.8时，所得PU胶膜的结晶性最佳。在上述研究的基础上，本文确定了合成水性聚氨酯的最佳配方及工艺，制得了50%固含量的高性能水性PU，且其各项性能指标与Bayer公司Dispercoll U54的性能十分接近，可用来制备高性能水性PU胶黏剂或其他相关产品。为了进一步改善水性PU胶膜的力学性能和耐水性等性能，本文采用环氧树脂对其进行了改性。研究结果表明：随着环氧树脂的用量由0增加到4%，所得PU乳液逐渐由半透明变成乳白不透明；相应的PU乳胶粒子的粒径由95.8nm增大到169nm；PU胶膜的吸水率由5.8%降低到2.5%，耐水性提高；胶膜的分解温度提高，说明环氧树脂的加入能明显提高水性PU胶膜的热稳定性；胶膜的拉伸强度显著增加，由16.21MPa增加到49.3MPa；但是PU乳胶粒子的Zeta电位逐渐降低，但均大于-30mv，仍然能够形成稳定的PU乳液；胶膜的相对结晶度降低，由64.61%减少到51.41%。因此，本试验确定了最佳的环氧树脂用量为3%，并在此基础上制得了固含量为50%的、耐水性和拉伸强度显著提高的、稳定性好的环氧树脂改性水性聚氨酯乳液。