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

如果用無毒的水代替有機溶劑，那么這類聚氨酯產品將變得環(huán)保而無害。而如何使得與水不相容的聚氨酯樹脂能夠穩(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脂的分子鏈上接入與水有親和性的基團，如羧基、氨基、磺酸基或聚乙氧基。那么這些親水性基團是如何使不溶于水的聚氨酯分子能夠溶解在水中呢？

首先，我們需要對水性聚氨酯的存在形態(tài)有個了解。

水性聚氨酯的分子不是簡單的溶解在水中，而是大量的分子團聚成圓球狀膠粒“漂浮”在水中，通過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，樹脂亦可穩(wěn)定；若親和力小于重力，則粒子沉降，樹脂則發(fā)生沉淀或分層。

二，如何保證聚氨酯樹脂有足夠的親和力。

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或鏈段，一般是帶有陽離子、陰離子或非離子鏈的材料。若聚氨酯分子中接入的是陽離子，則該法制得的水性聚氨酯為陽離子型，陰離子和非離子亦然。這些親水基團或鏈段處于聚氨酯粒子表面，形成帶電層或膠體層對粒子產生包覆效果，且相鄰粒子的保護層相互排斥，防止粒子團聚而失穩(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，一般認為30%固含樹脂的粒徑在50nm左右，而50%以上固含樹脂的粒徑往往大于200nm，這樣導致粒子自身重力往往大很多，根據(jù)重力/親和力平衡原理，高固含樹脂的粒子與水應具有更強的親和性。為了維持較強的穩(wěn)定性，聚氨酯粒子必須具有更強的保護層，所以必須選擇更強電解性粒子或鏈段接入聚氨酯分子中。