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陰離子水性聚氨酯可又細分為羧酸型、磺酸型，多為側鏈含離子基團。由于含羧基的化合物非常廣泛，因此國內外以研究羧酸型水性聚氨酯居多。
羧酸型水性聚氨酯的制備工藝主要有以下幾種：
1、由二元醇低聚物、二異氰酸酯、含羧基二元醇擴鏈劑（有時需要加入普通二元醇擴鏈劑）合成聚氨酯預聚體，以堿性中和劑中和羧基，并在水中乳化分散，得到陰離子型水性聚氨酯分散液。
2、聚氨酯預聚體和多元胺的酮溶液翻譯（即采用酮亞胺法進行胺擴鏈），制得氨酯-脲-多胺（PUUA），PUUA在與二元酸酐反應，得到含羧基聚氨酯，在堿水種乳化，制成聚氨酯水分散體；
3、先由小分子多元醇與二元酸酐反應合成含羧基的低聚物多元醇，在與二異氰酸酯反應，制得易乳化于水的含羧基的預聚體。乳化時采用二醇擴鏈劑，制備具有不同性能的聚氨酯水分散體；
4、由二元醇于二元酸酐合成的單羧基單羥基半酯與三官能度端-NCO預聚體反應，制得部分端羧基聚氨酯預聚體，經中和分散于水，即得聚氨酯的水分散液。
制備磺酸型水性聚氨酯有如下方法：
1、采用含磺酸基團的擴鏈劑與-NCO封端的聚氨酯預聚體反應可在聚氨酯分子鏈上引入磺酸基團，乳化于水后可得聚氨酯水分散體；
2、利用聚氨酯分子鏈上的活潑氫引入磺酸基團，如由乙二胺擴鏈的聚氨酯分子鏈上-NH-基團在堿性條件下可使1,3-苯磺酸內酯開環，在聚氨酯分子鏈上引入磺酸基團，得到磺酸型聚氨酯，乳化于水后制得聚氨酯水分散體；
3、聚氨酯分子中芳環磺化入磺酸基團，如由聚醚多元醇與芳香族二（或多）異氰酸酯制得的聚氨酯預聚體，預聚體分子中芳環經濃硫酸、三氧化硫或氯磺酸等強磺化劑磺化，然后以叔胺中和，得到易分散于水的磺酸型水性聚氨酯；
4、亞硫酸氫鹽封閉-NCO基團法，亞硫酸氫鈉或亞硫酸氫銨等亞硫酸氫鹽可與-NCO封端的聚氨酯預聚體進行封閉反應，得到含磺酸鹽基團的磺酸型水性聚氨酯，溶于水或乳化于水后可得到磺酸型聚氨酯水分散液。
非離子型水性聚氨酯制備工藝
非離子型水性聚氨酯，即分子中不含離子基團的水性聚氨酯，其在水中的分散體系取決于親水性鏈段或親水性基團，親水性鏈段一般是中低分子量聚氧化乙烯，親水性基團一般是羥甲基或羥乙基。
非離子型水性聚氨酯的制備有兩種途徑：
1、利用親水性聚氧化乙烯鏈段合成非離子型聚氨酯，如由聚四氫呋喃二醇、聚氧化乙烯二醇與甲苯二異氰酸酯（TDI）合成端-NCO預聚體，以低分子量二醇或二胺擴鏈，制得不含-NCO基團的聚氨酯，在水中乳化后得到非離子型水性聚氨酯；
2、利用親水性羥甲基或羥乙基合成非離子型水性聚氨酯，由于羥甲基、羥乙基具有親水性，含較多此類基團的聚氨酯低聚物不用乳化劑也能自乳化于水，可制得穩定性高的非離子型水性聚氨酯分散液。如將-NCO封端的聚氨酯預聚體與過量的三乙醇胺或二乙醇胺反應，可以得到以羥乙基為端基的聚氨酯，分散于水后得到非離子型水性聚氨酯分散液。
