聚氨酯是含有重复氨基甲酸酯结构单元的一类高分子材料，传统的溶剂型聚氨酯中含有的有机溶剂易燃、易爆、并具有毒性，对人体和环境都有不利的影响。随着人们环保意识的增强，水性聚氨酯材料逐渐受到重视。水性聚氨酯是以水作为分散介质，具有不易燃、环保、无毒、安全等优点，已广泛应用于涂料、胶黏剂、合成革、弹性体、建材、织物整理、高分子表面活性剂等领域。水性聚氨酯分为单组分水性聚氨酯和双组分水性聚氨酯。单组分水性聚氨酯不需要加入交联剂即可得到所需使用性能，但由于其为线性结构、交联度低、分子中含有亲水基团，使其在硬度、耐水性和耐溶剂性等方面存在一定缺陷，应用范围受到限制;而双组分水性聚氨酯交联密度高，具有涂膜硬度高、耐磨性好、附着力强等优异的机械性能和耐水、耐溶剂等化学性能，在一定程度上弥补了单组分水性聚氨酯的不足，能够用作高档材料，是水性聚氨酯发展的趋势。双组分水性聚氨酯主要由含羟基的多元醇组分和含异氰酸酯基(NCO)的水性固化剂组分组成。水性异氰酸酯组分作为水性聚氨酯的重要组成部分，其组成和结构又决定着水性聚氨酯的物理机械性能，耐候、耐介质等化学性能，所以水性聚氨酯固化剂的研究是水性聚氨酯进入实质性应用阶段的关键。

一 异氰酸酯类型

异氰酸酯可分为脂肪族异氰酸酯和芳香族异氰酸酯。脂肪族异氰酸酯主要有六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、氢化苯基甲烷二异氰酸酯(H12MDI)等;芳香族异氰酸酯主要有甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、多次亚甲基多苯基多异氰酸酯(PAPI)等。

1.1脂肪族异氰酸酯

HDI类和IPDI类是常用的合成水性聚氨酯固化剂的脂肪族异氰酸酯，HDI类异氰酸酯有较长的亚甲基链，合成的固化剂黏度较低，易被多元醇组分所分散，涂膜易流平，柔韧性和耐刮性良好。但HDI类固化剂还不能实现规模生产，原因主要有：1)原料依赖进口;2)HDI的2个NCO基团具有相同的活性，容易发生聚合反应，生成深度聚合物，对生产工艺要求高;3)过量HDI单体的去除所需设备投资大、工艺难度大、成本高。因此，该类固化剂一般仅作为高档原料应用于高档涂料、飞机涂料、汽车涂料、军工领域及固体火箭推进剂和包覆层中等。IPDI类异氰酸酯具有脂肪环状结构，其合成的固化剂涂膜干燥速度快、硬度高，具有较好的耐磨性和耐化学性，但由于其黏度较高，不易被多元醇组分所分散，其涂膜的流平性和光泽度不及HDI类固化剂。脂肪族异氰酸酯合成的聚氨酯固化剂性能优越，但其价格较昂贵，使其在国内的应用受到限制。

1.2芳香族异氰酸酯

芳香族异氰酸酯的主要原料为甲苯，甲苯价格相对较低，并且制备的芳香族聚氨酯具有良好的力学性能。刘身凯等以MDI为原料，通过熔融聚合反应制备了用于地坪涂料的环保型聚氨酯固化剂，此固化剂低毒、快干、漆膜的韧性、耐冲击性及耐磨性能良好，综合性能优异。但芳香族水性聚氨酯固化剂也存在一些问题：一是苯环的存在，容易导致材料变黄，只能用于低档涂料和黏胶剂产品中;二是与脂肪族异氰酸酯相比，芳香族异氰酸酯具有较高的活性，与多元醇组分混合时，NCO基团与水的反应速度较快，导致成膜过程中发生的副反应较多，影响涂膜效果和性能。

二 聚氨酯固化剂的亲水改性

亲水改性常用方法有外乳化法和内乳化法。外乳化法是直接将乳化剂加入其中，进行物理混合。外乳化法存在粒径大小差别大、相容性差、乳化剂成膜后容易游离于成膜物表面等问题，使得成膜物表面具有亲水性，涂膜的耐水性降低。因此，外乳化法只能应用于制备对....