聚氨酯(PU)由于具有良好的物理机械性能、弹性、耐有机溶剂、耐磨及可以低温固化等优点,在涂料、胶粘剂等领域得到广泛的应用。水性聚氨酯是近年来在聚氨酯家族中发展迅速的绿色环保材料。但其漆膜耐水性不好,机械强度不及丙烯酸酯树脂。聚丙烯酸酯类树脂(PA)机械强度高、耐老化、耐光不变黄、耐水性好,以其为基料的涂料具有保光、保色、光亮、耐候和附着力强等优点,但又存在着耐有机溶剂性能差、高温易发粘、低温易发脆等缺点。因此,将水性聚氨酯与聚丙烯酸酯乳液进行复合,可兼有聚氨酯乳液和聚丙烯酸酯乳液的优良特性,从而开发出高性能环保型涂料,具有广阔的应用前景。虽然这方面的研究已经有较多的报道,但如何通过聚合方法,控制乳液粒子形态及其与乳液性能的关系,目前尚未见系统的报道。　　 本论文采用聚醚二醇、4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、N-甲基二乙醇胺制备含叔胺基聚氨酯。用甲基丙烯酸中和含叔胺基聚氨酯,并用去离子水乳化,得到阳离子型水性聚氨酯。在水性聚氨酯聚合反应中,以甲基丙烯酸甲酯作为反应体系的稀释剂,它同时又是制备共聚乳液的反应单体,从而避免了在聚合过程中使用丙酮或丁酮。然后分别用油性引发剂、水性引发剂及油性/水性混合引发剂引发丙烯酸酯单体聚合,制备出乳液粒子形态为核壳、反相核壳、不规则三明治结构的水性聚氨酯/丙烯酸酯共聚乳液。应用红外光谱(FT-IR)表征不同粒子形态的乳液,利用透射电镜(TEM)、粒径测试仪,对所制备的共聚乳液的形态结构、平均粒径进行了表征,同时提出了反应机理及粒子形成的理论模型。利用表面接触角测试和临界表面张力、表面自由能计算,对胶膜的表面性能进行了分析,同时利用原子力显微镜(AFM)观察胶膜表面的微观形貌及结构,更进一步解释了其疏水的原因,并对乳液的稳定性及耐化学试剂性能进行了研究。研究结果表明:　　 1.通过FT-IR的分析,证实了阳离子型水性聚氨酯及其复合乳液具有预期的化学结构。　　 2.通过聚合方法的设计,制备出不同形态的复合乳液粒子。TEM观察结果表明,阳离子型水性聚氨酯乳液经油性引发剂引发,可得到核壳结构的复合乳液粒子；经过水性引发剂引发,可得到反相核壳结构的复合乳液粒子；经过油性/水性混合引发剂引发,可得到不规则三明治结构的复合乳液粒子。　　 3.胶膜表面接触角测试表明,阳离子型水性聚氨酯胶膜及其复合乳液胶膜均具有良好的疏水性,与水的接触角约为110°,与液体石蜡的接触角约为12°。　　 4.原子力显微镜观察胶膜表面存在紧密的乳状突起,突起的直径约为130nm,形貌结构如同荷叶的表面,解释了其疏水的原因。　　 5.乳液稳定性测试表明,制得的复合乳液均具有较好的稀释稳定性、冷冻稳定性及贮存稳定性。