2．1初聚体—NCO基团含量对水基聚氨酯性能影响
2．1．1粘度和粒径
    图1为不同异氰酸酯/羟基摩尔比的预聚体对水基聚氨酯的粘度和粒径的影响。—NCO(异氰酸酯)含量越大，表明预聚体中的硬链分子量越大，软链的分子量越小。

    由图1可知，随着—NCO含量的增加，水基聚氨酯的粘度减小，粒径增大。这是因为聚氨酯分子链的软段的柔软特性决定的，随着—NCO硬段的增加，软段相应减少，而硬段相对于软段更不易在高速搅拌的反应环境中破裂，并生成更小粒径的聚氨酯颗粒，这就造成随着异氰酸酯/羟基摩尔比的增加，聚氨酯乳液的粒径更大。因此，在相同体积中的聚氨酯乳液中，聚氨酯乳液粒径的增大，意味着NCO含量较多，形成聚氨酯颗粒粒子数目较少;粒子间距离的增大，最终导致乳液粘度相应减小。

2．1．2稳定性
    表1为不同异氰酸酯/羟基摩尔比的预聚体制备的水性聚氨酯乳液的外观和稳定性。

    由表1可知，异氰酸酯/羟基摩尔比过大或过小，均不利于聚氨酯乳液的形成。随着—NCO/—OH的增大，聚氨酯乳液的稳定性变差，这是因为聚氨酯粒径对于水基聚氨酯稳定性的影响。聚氨酯乳液的颜色变化也是粒径不同的表现。而—NCO/—OH＞2．0后，乳液的稳定性剧烈恶化，这是因为过量的—NCO与扩链剂生成脲基增多，脲基的亲水性较差，导致聚氨酯颗粒的表面水化层减少，水基聚氨酯体系的稳定性突变，发生分层现象。

2．1．3成膜性能
    表2为不同异氰酸酯/羟基摩尔比的预聚体制备的水性聚氨酯乳液成膜性能的影响。

    由表2可知，随着—NCO/—OH的增大，聚氨酯薄膜的硬度和拉伸强度都变大。这是因为—NCO的增多，—NCO残留越多，—NCO与水和二元胺反应生成脲基增多，乳液中脲基的增多，导致分子间的作用力的增大，使得成膜的机械性能增强。然而从表1结果可知，脲基的增多不利于水性聚氨酯乳液的稳定存在。因此选取合适的—NCO/—OH比例，对于聚氨酯乳液的稳定存在和成膜质量的提高具有重要的意义。拉伸强化的变化主要原因是—NCO和—OH基团在聚氨酯中的不同作用导致的，—NCO作为硬段主要对聚氨酯的强度做贡献，—OH作为软段主要对聚氨酯的柔韧性或弹性做贡献，随着—NCO/—OH比例的增大，硬段含量变大，聚氨酯成膜的拉伸强度增加而弹性降低。

2．2亲水扩链剂羧基含量对水基聚氨酯性能影响
2．2．1粘度
    图2为不同酸碱度条件下，在聚氨酯预聚体中添加不同含量DPMA对水基聚氨酯粘度的影响。因为DPMA作为亲水扩链剂主要起作用的是羧基，因此以羧基含量作为表征参数。

    由图2可知，在不同酸碱度环境中，水基聚氨酯乳液的粘度随着羧基的增加均出现先增大的趋势。在羧基含量较少的情况下，随着羧基的增加，聚氨酯微粒的粒径变小，导致乳液的粘性增大。随着羧基含量的进一步增加，乳液体系中双电层的粘滞效应起到主要影响，亲水基团的增加，导致粘滞效应增强，乳液粘度增大。随着pH的增加，双电层粘滞效应增强，乳液粘性增强。

2．2．2成膜性能
    表3为不同羧基含量对于制备的水基聚氨酯乳液外观和成膜性能影响。

    由表3可知，随着羧基含量的增加，亲水基团增加，乳液的粒径变小，乳液颜色从乳白色变为透明，稳定性也增强。羧基含量较小时，乳液中出现大量的凝聚物析出，导致涂膜后无法形成连续致密的聚氨酯薄膜。因此，DMPA的添加量选取5．1%左右。
    综上所述，优化的制备条件为:—NCO/—OH摩尔比为1．4～1．6，DMPA的添加量5．1%左右，羧基含量3%左右，此时聚氨酯薄膜致密性良好，拉伸强度较大。