CN116003727A - 高性能单组分水性聚氨酯及其乳液或分散体、涂层的制备方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了高性能单组份水性聚氨酯及其乳液或分散体、涂层的制备方法及应用。本发明将多元醇、亲水扩链剂和三聚体进行聚合反应，加入二异氰酸酯进行扩链反应，然后用中和剂得到聚氨酯预聚体，经乳化分散得到高固含量的水性聚氨酯乳液或分散体。本发明制备的水性聚氨酯乳液或分散体不含有机溶剂，VOC几乎为0。经涂膜固化得到聚氨酯涂层，该涂层机械性能优异，硬度高和附着力好，在木器、汽车舰船、电子电器、工程机械、皮革涂饰及化工等涂料以及胶粘剂领域应用前景广泛。
Description
技术领域
本发明涉及一种高性能单组份水性聚氨酯及其乳液或分散体、涂层的制备方法及应用，属于水性涂料、胶粘剂及功能高分子材料的技术领域。
背景技术
水性聚氨酯具有优异的耐磨、耐擦伤力学性能，同时耐溶剂、耐辐射和优异的低温弹性，广泛应用于木器、电子电器、工程设备、汽车及皮革涂饰的水性涂料以及胶粘剂等领域。单组份水性聚氨酯(wPU)由于不含有毒有害的有机溶剂，有机污染物VOC几乎为“0”，使用时操作简便，施工工艺性好，是绿色环保的精细功能高分子。水性聚氨酯在成膜过程中，生成大量的氨酯键、脲键等极性键提高了涂层的抗划伤性和硬度。同时wPU漆膜中存在大量氢键，当受到外力作用，氢键断开吸收外来能量；外力作用消失后，又重新形成氢键。因此使聚氨酯具有优良的抗撕裂强度、机械耐磨性以及韧性。
Al-Zahrani等通过用1,3,5-三-(2-羟乙基)氰尿酸代替甘油作为多元醇，添加大量的新制备的多元醇，合成了醇酸树脂其干燥漆膜质量好，柔韧性、光泽度和划痕硬度也得到改善，同时提高了涂漆钢板的耐腐蚀性[Al-Zahrani F A M,Lin L,El-Wahab H A.e-Polymers,2022,22(1):781-792.]。Rahman等通过改性三聚氰胺，六甲氧基甲基三聚氰胺(HMMM)用作交联剂，在聚氨酯羧酸盐基团和HMMM甲氧基之间发生了交联反应。HMMM交联后，WBPU漆膜的疏水性增加。随着HMMM含量的增加，热稳定性，拉伸强度和初始模量增加[Rahman MM,Kim H-D,Lee W-K.Fibers and Polymers,2009,10(1):6-13.]。
发明内容
针对商品单组份水性聚氨酯乳液存在固含量不高，固化后漆膜的耐磨、硬度和抗刮划等机械性能较差等问题，本发明提供了一种高性能单组份水性聚氨酯或分散体、乳液及其涂层的制备方法及应用，有效克服了上述不足。
本发明的技术方案如下。
一种高性能单组份水性聚氨酯，聚合物分子链中包含如式(Ⅰ)所示的结构单元：
其中，x是1-6的正整数；n1为大于0的正整数，n2≥0的正整数。
其中，
是异佛尔酮二异氰酸酯三聚体IPDI-3或六亚甲基二异氰酸酯三聚体HDI-3反应后的残基，其结构为以下两种结构中的一种：
其中，Ar是甲苯二异氰酸酯TDI、异佛尔酮二异氰酸酯IPDI、二苯甲烷二异氰酸酯MDI、二环己基甲烷二异氰酸酯HMDI或六亚甲基二异氰酸酯HDI去掉二异氰酸酯基团的残基；Ar的结构为以下结构中的一种：
其中，当Ar为a时，是2,4-TDI、2,6-TDI中的一种或两种的混合物。
其中，Pr是聚四氢呋喃多元醇(PTMG)、聚碳酸酯多元醇(PCDL)、聚酯多元醇或聚丙二醇(PPG)去掉-OH以后的残基结构；
一种高性能单组份水性聚氨酯乳液或分散体的制备方法，包括以下步骤：
在带有搅拌和冷凝器的反应釜中，加入多元醇和亲水扩链剂混合，搅拌状态下通入N2；加热至35-100℃后，加入催化剂、三聚体反应0.5-8h，再加入二异氰酸酯反应1-15h；然后加入交联剂反应0.5-12h；降温至20-30℃，加入中和剂中和0.5-1h；降温至0℃加入去离子水快速搅拌乳化，蒸发脱除溶剂，得到水性聚氨酯乳液。
一种高性能单组份水性聚氨脂涂层的制备方法，将上述水性聚氨酯乳液或分散体经涂敷、干燥固化后得到水性聚氨酯涂层。
所述二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯TDI、异佛尔酮二异氰酸酯IPDI、二苯甲烷二异氰酸酯MDI、二环己基甲烷二异氰酸酯HMDI、六亚甲基二异氰酸酯HDI中一种或两种以上混合，R值是异氰酸酯与多元醇和扩链剂的羟基的摩尔数之比，为1.0-2.0。
所述多元醇是聚四氢呋喃多元醇(PTMG)、聚碳酸酯多元醇(PCDL)、聚酯多元醇、聚丙二醇(PPG)中的一种或两种以上混合，多元醇分子量为1000～3000g/mol；多元醇用量由操作者自己设定。
所述亲水扩链剂是2,2-二羟甲基丙酸DMPA、2,2-二羟甲基丁酸DMBA中的一种或两种混合，亲水扩链剂占全部反应原料的质量含量为1.5-15wt％。
所述三聚体是异佛尔酮二异氰酸酯三聚体IPDI-3或六亚甲基二异氰酸酯三聚体HDI-3中的一种，三聚体与二异氰酸酯的质量比是1-30wt％。
所述催化剂为辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡的一种或两种混合，催化剂与多元醇的质量比是0.5-10wt％。
所述交联剂是三(2-羟乙基)异氰尿酸酯，其摩尔数与全部原料反应后剩余异氰酸酯的摩尔数相同。
所述中和剂为三乙胺或NaOH中的一种。
所述溶剂是丙酮或丁酮，用量为全部反应原料总质量的1-8倍，如果溶液比较粘稠，可补加少量溶剂。去离子水用量依据乳液分散情况而定。
一种高性能水性聚氨酯乳液或分散体作为涂料或胶粘剂在木器、电子电器、汽车舰船、工程机械、皮革涂饰或化工领域的应用。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明制备的一种单组份高性能水性聚氨酯乳液或分散体固含量高，成膜性好、附着力强，硬度和耐划伤性等机械性能优异。固含量达到48％，硬度达到3-4H，在汽车、电子电器、工程机械、化工及木器等涂料以及胶粘剂领域应用前景广泛。
附图说明
图1是实施例1制备的高性能水性聚氨酯的红外谱图。
图2是实施例2制备的高性能水性聚氨酯的红外谱图。
具体实施方式
以下通过实施例进一步详细说明本发明的制备方法及应用，但不用于限制本发明的保护范围，如无特殊说明，所涉及的多元醇、亲水扩链剂、交联剂使用前真空干燥，所涉及的方法均为常规方法。R值是氰酸酯基(-NCO)与羟基(-OH)的摩尔比，即异氰酸酯指数。
测试方法：
所述涂层是固化后的涂层。
红外光谱测试：使用美国ThermoFisher 6700型高级傅立叶变换红外光谱仪，通过溴化钾压片法表征交联剂结构，通过薄膜法表征聚氨酯乳液结构。
涂层硬度根据GB/T 6739-2006《色漆和清漆铅笔法测定漆膜硬度》进行测试。涂层附着力根据GB/T 9286-1998《色漆与清漆漆膜的划格试验》进行测试。涂层冲击强度又称耐冲击性，按照国标GB/T 1732-93测试。涂层耐磨性能根据GB/T 1768-2006《色漆和清漆耐磨性的测定旋转橡胶砂轮法》进行测试。
乳液的固含量测试：
25℃下称取质量为W1的样品乳液，加入到质量为W0培养皿中。将乳液放入60℃烘箱烘干至恒重，称取此时膜和培养皿的总质量记为W2。为保证准确度，每种样品测试三次固含量，最终结果取其均值。固含量(％)按下式计算：
实施例1：
在带有搅拌和冷凝器的四口反应釜中，加入聚碳酸酯多元醇1000、亲水扩链剂DMPA，开启搅拌通入N2。加热至50℃加入3wt％二月桂酸二丁基锡(与多元醇质量比)、加入二环己基甲烷二异氰酸酯HMDI和丙酮反应6h；加入交联剂反应3h。降至室温加入三乙胺中和；降温加入去离子水快速搅拌乳化，蒸发脱除溶剂得到水性聚氨酯乳液或分散体。将聚氨酯乳液经涂敷、30℃固化5天得到聚氨酯涂层。其中，R值是1.1。
2,2-二羟甲基丙酸的质量含量是3wt％。交联剂是三(2-羟乙基)异氰尿酸酯，其摩尔数为剩余异氰酸酯基的摩尔数。丙酮用量为全部反应原料总质量的5倍，去离子水用量依据乳液分散情况而定。
实施例2：
在带有搅拌和冷凝器的四口反应釜中，加入聚碳酸酯多元醇1000、亲水扩链剂DMBA，开启搅拌通入N2。加热至90℃加入3wt％二月桂酸二丁基锡(与多元醇质量比)、加入二环己基甲烷二异氰酸酯HMDI和丙酮反应2h；加入交联剂反应10h。降至室温加入三乙胺中和；降温加入去离子水快速搅拌乳化，蒸发脱除溶剂得到水性聚氨酯乳液或分散体。将聚氨酯乳液经涂敷、室温固化4天得到聚氨酯涂层。其中，R值是1.8。
2,2-二羟甲基丁酸的质量含量是10wt％。
交联剂是三(2-羟乙基)异氰尿酸酯，其摩尔数为剩余异氰酸酯基的摩尔数。丙酮用量为全部反应原料总质量的6倍，去离子水用量依据乳液分散情况而定。
实施例3：
在带有搅拌和冷凝器的四口反应釜中，加入聚酯多元醇1000、亲水扩链剂DMPA，开启搅拌通入N2。加热至50℃加入3wt％二月桂酸二丁基锡(与多元醇质量比)、加入HDI-3反应3h，加入甲苯二异氰酸酯TDI和丁酮反应8h；加入交联剂反应5h。降至室温加入三乙胺中和；降温加入去离子水快速搅拌乳化，蒸发脱除溶剂得到水性聚氨酯乳液或分散体。将聚氨酯乳液经涂敷、室温固化3天得到聚氨酯涂层。其中，R值是1.05。
2,2-二羟甲基丁酸的质量含量是15wt％。
六亚甲基二异氰酸酯三聚体HDI-3与HMDI的质量比是10wt％。
交联剂是三(2-羟乙基)异氰尿酸酯，其摩尔数为剩余异氰酸酯基的摩尔数。丙酮用量为全部反应原料总质量的8倍，去离子水用量依据乳液分散情况而定。
实施例4：
在带有搅拌和冷凝器的四口反应釜中，加入聚醚多元醇PTMG、2,2-二羟甲基丁酸DMBA，开启搅拌通入N2。加热至100℃加入3wt％辛酸亚锡(与多元醇质量比)、加入IPDI和丙酮反应6h；加入交联剂三(2-羟乙基)异氰尿酸酯反应3h。降至室温加入NaOH中和；降温加入去离子水快速搅拌乳化，蒸发脱除溶剂得到水性聚氨酯乳液或分散体。将聚氨酯乳液经涂敷、室温固化4天得到聚氨酯涂层。其中，R值是1.6。
2,2-二羟甲基丁酸的质量含量是3wt％。
三(2-羟乙基)异氰尿酸酯的摩尔数为剩余异氰酸酯基的摩尔数。丙酮用量为全部反应原料总质量的6倍，去离子水用量依据乳液分散情况而定。
实施例5：
在带有搅拌和冷凝器的四口反应釜中，加入聚酯多元醇1000、2,2-二羟甲基丙酸DMPA，开启搅拌通入N2。加热至50℃加入3wt％二月桂酸二丁基锡(与多元醇质量比)、加入二环己基甲烷二异氰酸酯HMDI和丙酮反应6h；加入交联剂三(2-羟乙基)异氰尿酸酯反应3h。降至室温加入三乙胺中和；降温加入去离子水快速搅拌乳化，蒸发脱除溶剂得到聚氨酯水乳液或分散体。将聚氨酯乳液经涂敷、室温固化4天得到聚氨酯涂层。其中，R值是1.2。
2,2-二羟甲基丁酸的质量含量是4wt％。
三(2-羟乙基)异氰尿酸酯的摩尔数为剩余异氰酸酯基的摩尔数。丙酮用量为全部反应原料总质量的8倍，去离子水用量依据乳液分散情况而定。
实施例6：
在带有搅拌和冷凝器的四口反应釜中，加入聚酯多元醇2000、DMPA，开启搅拌通入N2。加热至50℃加入3wt％辛酸亚锡(与多元醇质量比)、加入IPDI-3和丙酮反应10h,加入异佛尔酮二异氰酸酯IPDI反应5h；加入交联剂三(2-羟乙基)异氰尿酸酯反应2h。降至室温加入三乙胺中和；降温加入去离子水快速搅拌乳化，蒸发脱除溶剂得到聚氨酯水乳液或分散体。将聚氨酯乳液经涂敷、室温固化5天得到聚氨酯涂层。其中，R值是1.3。
2,2-二羟甲基丁酸的质量含量是8wt％。
三异佛尔酮二异氰酸酯三聚体IPDI-3与HMDI的质量比是15wt％。
三(2-羟乙基)异氰尿酸酯的摩尔数为剩余异氰酸酯基的摩尔数。丙酮用量为全部反应原料总质量的6倍，去离子水用量依据乳液分散情况而定。
实施例7：
在带有搅拌和冷凝器的四口反应釜中，加入聚酯多元醇2000、DMPA，开启搅拌通入N2。加热至60℃加入3wt％二月桂酸二丁基锡(与多元醇质量比)、加入HDI-3和丁酮反应6h，加入IPDI反应4h；再加入交联剂三(2-羟乙基)异氰尿酸酯反应3h。降至室温加入三乙胺中和；降温加入去离子水快速搅拌乳化，蒸发脱除溶剂得到聚氨酯水乳液或分散体。将聚氨酯乳液经涂敷、室温固化4天得到聚氨酯涂层。其中，R值是1.8。
2,2-二羟甲基丙酸的质量含量是3wt％。HDI-3与IPDI的质量比是20wt％。
三(2-羟乙基)异氰尿酸酯的摩尔数为剩余异氰酸酯基的摩尔数。丁酮用量为全部反应原料总质量的8倍，去离子水用量依据乳液分散情况而定。
实施例8：
在带有搅拌和冷凝器的四口反应釜中，加入聚酯多元醇2000、DMBA，开启搅拌通入N2。加热至50℃加入3wt％二月桂酸二丁基锡(与多元醇质量比)、加入IPDI和丙酮反应6h；加入交联剂反应3h。降至室温加入三乙胺中和；降温加入去离子水快速搅拌乳化，蒸发脱除溶剂得到聚氨酯水乳液或分散体。将聚氨酯乳液经涂敷、室温固化3天得到聚氨酯涂层。其中，R值是1.3。
2,2-二羟甲基丙酸的质量含量是5wt％。
交联剂是三(2-羟乙基)异氰尿酸酯，其摩尔数为剩余异氰酸酯基的摩尔数。丙酮用量为全部反应原料总质量的5倍，去离子水用量依据乳液分散情况而定。
实施例9：
在带有搅拌和冷凝器的四口反应釜中，加入聚碳酸酯多元醇1000、亲水扩链剂DMBA，开启搅拌通入N2。加热至70℃加入3wt％二月桂酸二丁基锡(与多元醇质量比)、加入二环己基甲烷二异氰酸酯HMDI反应3h；然后加入交联剂反应1h。降至室温加入三乙胺中和；降温加入去离子水快速搅拌乳化，蒸发脱除溶剂，得到水性聚氨酯乳液或分散体。将聚氨酯乳液经涂敷、40℃固化3天得到聚氨酯涂层。其中，R值是1.4。
2,2-二羟甲基丁酸的质量含量是6wt％。
交联剂是三(2-羟乙基)异氰尿酸酯，其摩尔数为剩余异氰酸酯基的摩尔数。丙酮用量为全部反应原料总质量的3倍，去离子水用量依据乳液分散情况而定。
实施例10：
在带有搅拌和冷凝器的四口反应釜中，加入聚酯多元醇1000、亲水扩链剂DMPA，开启搅拌通入N2。加热至90℃加入3wt％二月桂酸二丁基锡(与多元醇质量比)、加入IPDI和丙酮反应6h；加入交联剂反应3h。降至室温加入三乙胺中和；降温加入去离子水快速搅拌乳化，蒸发得到聚氨酯水乳液或分散体。将聚氨酯乳液经涂敷、室温固化8天得到聚氨酯涂层。其中，R值是1.6。
2,2-二羟甲基丁酸的质量含量是3wt％。
交联剂是三(2-羟乙基)异氰尿酸酯，其摩尔数为剩余异氰酸酯基的摩尔数。
丙酮用量为全部反应原料总质量的6倍，去离子水用量依据乳液分散情况而定。
实施例11：
在带有搅拌和冷凝器的四口反应釜中，加入聚碳酸酯多元醇1000、亲水扩链剂DMBA，开启搅拌通入N2。加热至40℃加入3wt％二月桂酸二丁基锡(与多元醇质量比)、加入六亚甲基二异氰酸酯三聚体HDI-3和丙酮反应3h，加入二环己基甲烷二异氰酸酯HMDI反应6h；加入交联剂反应3h。降至室温加入三乙胺中和；降温加入去离子水快速搅拌乳化，经蒸发得到聚氨酯水乳液或分散体。将聚氨酯乳液经涂敷、40℃固化5天得到聚氨酯涂层。其中，R值是1.4。
2,2-二羟甲基丁酸的质量含量是5wt％。
三异佛尔酮二异氰酸酯三聚体IPDI-3与HMDI的质量比是10wt％。
交联剂是三(2-羟乙基)异氰尿酸酯，其摩尔数为剩余异氰酸酯基的摩尔数。
丙酮用量为全部反应原料总质量的6倍，去离子水用量依据乳液分散情况而定。
实施例12：
在带有搅拌和冷凝器的四口反应釜中，加入聚碳酸酯多元醇1000、亲水扩链剂DMBA，开启搅拌通入N2。加热至60℃加入3wt％二月桂酸二丁基锡(与多元醇质量比)、加入IPDI和丙酮反应6h；加入交联剂反应3h。降至室温加入三乙胺中和；降温加入去离子水快速搅拌乳化，经蒸发得到聚氨酯水乳液或分散体。将聚氨酯乳液经涂敷、室温固化3天得到聚氨酯涂层。其中，R值是1.4。
2,2-二羟甲基丁酸的质量含量是10wt％。
三异佛尔酮二异氰酸酯三聚体IPDI-3与HMDI的质量比是10wt％。
交联剂是三(2-羟乙基)异氰尿酸酯，其摩尔数为剩余异氰酸酯基的摩尔数。
丙酮用量为全部反应原料总质量的4倍，去离子水用量依据乳液分散情况而定。
实施例13：
在带有搅拌和冷凝器的四口反应釜中，加入聚碳酸酯多元醇1000、亲水扩链剂DMPA，开启搅拌通入N2。加热至80℃加入3wt％二月桂酸二丁基锡(与多元醇质量比)、加入二环己基甲烷二异氰酸酯HMDI和丙酮反应6h；加入交联剂反应3h。降至室温加入三乙胺中和；降温加入去离子水快速搅拌乳化，经旋转蒸发后得到聚氨酯水乳液或分散体。将聚氨酯乳液经涂敷、室温固化5天得到聚氨酯涂层。其中，R值是1.2。
2,2-二羟甲基丁酸的质量含量是8wt％。
三异佛尔酮二异氰酸酯三聚体IPDI-3与HMDI的质量比是10wt％。
交联剂是三(2-羟乙基)异氰尿酸酯，其摩尔数为剩余异氰酸酯基的摩尔数。
丙酮用量为全部反应原料总质量的4倍，去离子水用量依据乳液分散情况而定。
实施例14：
在带有搅拌和冷凝器的四口反应釜中，加入聚酯多元醇2000、亲水扩链剂DMBA，开启搅拌通入N2。加热至60℃加入3wt％二月桂酸二丁基锡(与多元醇质量比)、加入六亚甲基二异氰酸酯三聚体HDI-3和丁酮反应5h,加入IPDI反应6h；加入交联剂反应3h。降至室温加入三乙胺中和；降温加入去离子水快速搅拌乳化，经蒸发得到聚氨酯水乳液或分散体。将聚氨酯乳液经涂敷、室温固化3天得到聚氨酯涂层。其中，R值是1.6。
2,2-二羟甲基丁酸的质量含量是3wt％。
三异佛尔酮二异氰酸酯三聚体IPDI-3与HMDI的质量比是10wt％。
交联剂是三(2-羟乙基)异氰尿酸酯，其摩尔数为剩余异氰酸酯基的摩尔数。
丁酮用量为全部反应原料总质量的3倍。
实施例15：
在带有搅拌和冷凝器的四口反应釜中，加入聚碳酸酯多元醇2000、亲水扩链剂DMPA，开启搅拌通入N2。加热至55℃加入3wt％二月桂酸二丁基锡(与多元醇质量比)、加入二环己基甲烷二异氰酸酯HMDI和丙酮反应6h；加入交联剂反应3h。降至室温加入三乙胺中和；降温加入去离子水快速搅拌乳化，经蒸发得到聚氨酯水乳液或分散体。将聚氨酯乳液经涂敷、室温固化5天得到聚氨酯涂层。其中，R值是1.1。
2,2-二羟甲基丙酸的质量含量是4wt％。
三异佛尔酮二异氰酸酯三聚体IPDI-3与HMDI的质量比是10wt％。
交联剂是三(2-羟乙基)异氰尿酸酯，其摩尔数为剩余异氰酸酯基的摩尔数。
丙酮用量为全部原料总质量的3倍。
由图1和图2可知，3343cm-1和1536cm-1处的特征峰分别为NH的伸缩振动峰和弯曲振动峰。1225cm-1处为NCOO的特征峰。1163cm-1处为C-O-C的峰。2270cm-1处无峰说明NCO几乎完全反应。以上结果均说明成功合成了高性能水性聚氨酯。
将实施例中所得的水性聚氨酯乳液制备成涂层，性能测试结果如表1所示。
表1实施例中制备的聚氨酯涂层的性能
注：抗冲击强度50Kg.cm为最高等级；附着力0级为最优等级；柔韧性2mm为最优等级。
由表1可以看出，本发明制备的水性聚氨酯乳液固含量高，其涂层表现优异的力学性能包括附着力、铅笔硬度达到3-4H，综合性能优良，在木器、电子电器、汽车舰船、工程机械等领域应用前景广泛。
Claims (6)
1.一种高性能单组份水性聚氨酯，其特征在于，所述的高性能水性聚氨酯的聚合物分子链中包含如式(Ⅰ)所示的结构单元：
其中，x是1-6的正整数；n1为大于0的正整数，n2≥0的正整数；
其中，
是异佛尔酮二异氰酸酯三聚体IPDI-3或六亚甲基二异氰酸酯三聚体HDI-3反应后的残基，其结构为以下两种结构中的一种：
其中，Ar是甲苯二异氰酸酯TDI、异佛尔酮二异氰酸酯IPDI、二苯甲烷二异氰酸酯MDI、二环己基甲烷二异氰酸酯HMDI或六亚甲基二异氰酸酯HDI去掉二异氰酸酯基团的残基；Ar的结构为以下结构中的一种：
其中，当Ar为a时，是2,4-TDI、2,6-TDI中的一种或两种的混合物；
其中，Pr是聚四氢呋喃多元醇PTMG、聚碳酸酯多元醇PCDL、聚酯多元醇或聚丙二醇PPG去掉-OH以后的残基结构。
2.权利要求1所述的一种高性能单组份水性聚氨酯乳液或分散体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
在带有搅拌和冷凝器的反应釜中，加入多元醇和亲水扩链剂混合，搅拌状态下通入N2；加热至35-100℃后，加入催化剂、三聚体反应0.5-8h，再加入二异氰酸酯反应1-15h；然后加入交联剂反应0.5-12h；降温至20-30℃，加入中和剂中和0.5-1h；降温至0℃加入去离子水快速搅拌乳化，蒸发脱除溶剂，得到水性聚氨酯乳液或分散体。
3.根据权利要求2所述的一种高性能单组份水性聚氨酯乳液或分散体的制备方法，其特征在于，
所述二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯TDI、异佛尔酮二异氰酸酯IPDI、二苯甲烷二异氰酸酯MDI、二环己基甲烷二异氰酸酯HMDI、六亚甲基二异氰酸酯HDI中一种或两种以上混合，R值是异氰酸酯与多元醇和扩链剂的羟基的摩尔数之比，为1.0-2.0；
所述多元醇是聚四氢呋喃多元醇PTMG、聚碳酸酯多元醇PCDL、聚酯多元醇、聚丙二醇PPG中的一种或两种以上混合，多元醇分子量为1000～3000g/mol；
所述亲水扩链剂是2,2-二羟甲基丙酸DMPA、2,2-二羟甲基丁酸DMBA中的一种或两种混合，亲水扩链剂占全部反应原料的质量含量为1.5-15wt％；
所述三聚体是异佛尔酮二异氰酸酯三聚体IPDI-3或六亚甲基二异氰酸酯三聚体HDI-3中的一种，三聚体与二异氰酸酯的质量比是1-30wt％。
4.根据权利要求2或3所述的一种高性能单组份水性聚氨酯乳液或分散体的制备方法，其特征在于，
所述催化剂为辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡的一种或两种混合，催化剂与多元醇的质量比是0.5-10wt％；
所述交联剂是三(2-羟乙基)异氰尿酸酯，其摩尔数与全部原料反应后剩余异氰酸酯的摩尔数相同；
所述中和剂为三乙胺或NaOH中的一种；
所述溶剂是丙酮或丁酮，用量为全部反应原料总质量的1-8倍。
5.一种高性能单组份水性聚氨酯涂层的制备方法，其特征在于，采用权利要求2-4任意所述的一种高性能水性聚氨酯乳液或分散体的制备方法制备得到的水性聚氨酯乳液或分散体经涂敷、干燥固化后得到水性聚氨酯涂层。
6.采用权利要求2-4任意所述的一种高性能单组份水性聚氨酯乳液或分散体的制备方法制备得到的水性聚氨酯乳液或分散体作为涂料或胶粘剂在木器、电子电器、汽车舰船、工程机械、皮革涂饰或化工领域的应用。
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