水性聚氨酯樹(shù)脂是高分子材料的一種，全稱是聚氨基甲酸酯樹(shù)脂，英文Polyurethane，簡(jiǎn)稱PU。聚氨酯樹(shù)脂用于涂層、涂料或粘合劑，為了施工方便，通常需要大量的有機(jī)溶劑進(jìn)行溶解，這些溶劑主要包含甲苯、二甲苯、二甲基甲酰胺（DMF）等，而這些溶劑往往對(duì)人的身體健康造成很大的威脅。

如果用無(wú)毒的水代替有機(jī)溶劑，那么這類聚氨酯產(chǎn)品將變得環(huán)保而無(wú)害。而如何使得與水不相容的聚氨酯樹(shù)脂能夠穩(wěn)定地溶解在水里，是許多水性聚氨酯研究工作者的課題。

目前最有效的方法是在聚氨酯樹(shù)脂的分子鏈上接入與水有親和性的基團(tuán)，如羧基、氨基、磺酸基或聚乙氧基。那么這些親水性基團(tuán)是如何使不溶于水的聚氨酯分子能夠溶解在水中呢？

首先，我們需要對(duì)水性聚氨酯的存在形態(tài)有個(gè)了解。

水性聚氨酯的分子不是簡(jiǎn)單的溶解在水中，而是大量的分子團(tuán)聚成圓球狀膠粒“漂浮”在水中，通過(guò)膠粒和水的親和力防止膠粒沉淀，形成穩(wěn)定的聚氨酯分散體。

從以上圖我們可以看到，聚氨酯粒子能夠在水中穩(wěn)定存在是依靠粒子自身重力和粒子與水的親和力的平衡。若親和力大于或等于重力，則粒子可以穩(wěn)定存在，樹(shù)脂亦可穩(wěn)定；若親和力小于重力，則粒子沉降，樹(shù)脂則發(fā)生沉淀或分層。

二，如何保證聚氨酯樹(shù)脂有足夠的親和力。

現(xiàn)在通常的作法是在水性聚氨酯的分子鏈中接入和水有親和力的基團(tuán)或鏈段，一般是帶有陽(yáng)離子、陰離子或非離子鏈的材料。若聚氨酯分子中接入的是陽(yáng)離子，則該法制得的水性聚氨酯為陽(yáng)離子型，陰離子和非離子亦然。這些親水基團(tuán)或鏈段處于聚氨酯粒子表面，形成帶電層或膠體層對(duì)粒子產(chǎn)生包覆效果，且相鄰粒子的保護(hù)層相互排斥，防止粒子團(tuán)聚而失穩(wěn)。

三，高固含和低固含水性聚氨酯穩(wěn)定體系的差別。

高固含水性聚氨酯粒子往往比低固含的大很多，一般認(rèn)為30%固含樹(shù)脂的粒徑在50nm左右，而50%以上固含樹(shù)脂的粒徑往往大于200nm，這樣導(dǎo)致粒子自身重力往往大很多，根據(jù)重力/親和力平衡原理，高固含樹(shù)脂的粒子與水應(yīng)具有更強(qiáng)的親和性。為了維持較強(qiáng)的穩(wěn)定性，聚氨酯粒子必須具有更強(qiáng)的保護(hù)層，所以必須選擇更強(qiáng)電解性粒子或鏈段接入聚氨酯分子中。