随着人们环保意识的加强,国家出台一系列的法律法规,高挥发性有机物(VOC)含量的溶剂型涂料逐步被环境友好型涂料所替代。环境友好型涂料中常见的水性涂料以水为溶剂具有安全可靠无污染的特性。水性树脂对水性涂料的性能有着重要的影响。其中水性聚丙烯酸酯因其具有良好的保光保色性、耐候性、耐腐蚀性以及抗污染能力,已被广泛的应用于建筑、汽车、木器、金属涂料等诸多领域。但是丙烯酸树脂仍然存在着一些不足,比如“热黏冷脆”。为了改善其性能,可以引入功能基团或者与其他树脂进行复合,取长补短,制备出性能更好的复合树脂。通过引入羟基单体可以提高聚丙烯酸酯分子链中的羟基含量,这有利于提高后期成膜的交联密度。同时,聚氨酯由于分子链上的软硬段分离,使得胶膜具有机械性能好、附着力强、耐磨性好、耐温性好、易于改性等优点,可以弥补聚丙烯酸酯的缺陷,将二者进行复合,制备出能充分发挥其优点的树脂。而聚酯的结构决定其具有耐磨性好、光泽度好、丰满度高、耐候性佳、机械强度高等特点,也可以对聚丙烯酸酯进行改性,制备出性能优异的复合树脂。因此,本文分别使用聚氨酯和聚酯对丙烯酸酯进行改性,具体工作如下:第一章作为绪论,介绍了水性丙烯酸酯、水性聚氨酯的基本情况,并列举了水性聚氨酯丙烯酸酯以及水性聚酯丙烯酸酯的研究进展。第二章通过外加乳化剂的方法,制备了羟基功能化的水性聚氨酯丙烯酸酯。探究了水性聚氨酯丙烯酸酯制备时,单体的选择、引发剂用量、反应温度、乳化剂配比。通过实验,确定了选用异氟尔酮二异氰酸酯(IPDI)与聚碳酸酯二醇(PCDL)作为聚氨酯预聚体(PU)的软硬段,选择单体总质量2%的过硫酸铵(APS)作为引发剂,在80°C的条件下,使用十二烷基磺酸钠(SDS)/烷基酚聚氧乙烯醚(OP-10)为2/3的比例作为乳化剂,与丙烯酸(AA),甲基丙烯酸(MAA),丙烯酸正丁酯(BA),甲基丙烯酸正丁酯(BMA),苯乙烯(St),甲基丙烯酸-β羟乙酯(HEMA)进行乳液自由基聚合制备出羟基功能化的水性聚氨酯丙烯酸酯复合乳液。通过动态光散射法(DLS),差示扫描量热法(DSC),热失重分析(TG)等手段证明了乳液稳定性好,性能优良,但是在干燥成膜后,由于小分子乳化剂的迁移导致胶膜的光泽度,耐水性等性能不好。第三章为了解决乳液中小分子乳化剂残留的问题,以两亲性聚氨酯大分子,辅以少量烯丙氧基壬基苯氧基丙醇聚氧乙烯醚硫酸铵(SE-10)作为反应型乳化剂来代替SDS/OP-10乳化剂对丙烯酸单体进行预乳化,用AA和MAA作为羧基单体,HEMA作为羟基单体,通过种子预乳化半连续乳液聚合的方法合成了的核-壳结构的水性聚氨酯-羟基丙烯酸酯复合乳液。探讨了聚氨酯预聚体封端基团、PU/PA的比例、水溶性单体的加入方式、乳化剂用量和亲水性单体二羟甲基丙酸(DMPA)用量对乳液聚合稳定性及乳液性能的影响。通过实验,确定了以DMPA的加入量为聚氨酯总质量的7%制备出端羧基的不饱和聚氨酯预聚体,以PU/PA为1/3的比例,使用单体总质量1%的乳化剂,加AA直接加入到底液而MMA加入乳化液的方式,制备出核壳结构的羟基功能化水性聚氨酯丙烯酸酯复合乳液。通过透射电镜(TEM)可以清晰的看出乳胶粒子的核壳结构。经过测试,证明了制备出的乳液粒径小、分布窄、固含量高、稳定性好、胶膜性能优良。同时也解决了乳液中小分子乳化剂残留的问题。第四章在前一章的基础上,采用丙烯酸单体代替丙酮对聚氨酯预聚体进行分散,使得整个反应过程中,不再加入任何有机溶剂。为了提高复合乳液涂膜的交联密度,进一步提高HEMA的含量。保持PU/PA比例,AA/MAA/BA/St的比例不变,降低BMA的含量,提高HEMA的加入量。再通过调节BA/St的比例以保证复合乳液干燥后的胶膜的T_g不会过高,以保持其柔韧性。同时研究了改变链转移剂用量对乳液性能的影响,从而制备出不同性能的复合乳液来应用于不同的需求。通过一系列实验,我们在保证乳液稳定性的前提下,将HEMA的用量提高到单体总质量的30%,BA/St的比例设定为1/1,当链转移剂加入量为1-3%时能够制备出适应于不同需要的复合乳液。通过测试,发现HEMA含量提高后,胶膜具有更好的耐水性,耐溶剂性和附着力。第五章对聚己二酸乙二醇丁二醇酯进行改性,制备出端羧基的不饱和聚酯(UPE),然后用其与丙烯酸单体进行乳液共聚。探究了HEMA加入量,UPE/AC的比例,BA/St的比例,链转移剂用量对复合乳液性能的影响。通过实验,确定了HEMA加入量为单体总质量的35%,UPE/AC比例为1/5,BA/St比例为1/3,通过改变链转移剂的用量可以制备出分子量在3000-15000范围内,粘度在450-1400mPa·s范围内的高羟基含量的水性聚酯丙烯酸酯复合乳液。通过测试,证明了该树脂的固含量高、稳定性好、耐冲击性好、机械性能好等优点。以该复合乳液为原料制备的涂料具有良好的涂膜性能,可用于汽车工业。第六章对全文进行了总结。环保型高性能的聚丙烯酸酯复合乳液将要取代传统的溶剂型涂料,在涂料工业中得到广泛应用。