水性聚氨酯（WPU）以水为分散介质,具有安全、环保等优点。但是因存在亲水基团,涂膜耐水性、力学性能、热稳定性不佳。而双组分水性聚氨酯（2K-WPU）通过多元醇组分与固化剂制成,分子间有更大的交联度,其部分性能在一定程度上可与溶剂型聚氨酯媲美。但2K-WPU仍有一些缺点,如干燥缓慢、成膜时易形成气泡、耐水性不足等,因此本文选择成本低廉、安全有效的刚性粒子纳米SiO₂作为改性剂对2K-WPU进行改性,提高涂膜的性能,并合成了具有较大应用价值的双组分水性聚氨酯面漆。纳米SiO₂表面能大,粒子之间易团聚,本文采用两种不同的改性方法:多元醇分散法和预聚体扩链法,并综合复合膜性能进行比较,确定最佳的改性方法。（1）以3-氨丙基三乙氧基硅烷（KH550）对纳米SiO₂进行改性,得到氨基化纳米SiO₂（改性纳米SiO₂）。通过红外证明有机基团已经成功接入纳米SiO₂中,并利用沉降实验探究了KH550用量对改性后纳米SiO₂分散性能的影响,结果发现当KH550用量为纳米SiO₂的70%时,效果最佳。SEM和TEM显示,表面接枝后的纳米SiO₂的分散性能得到了明显改善。（2）以未表面处理的纳米SiO₂为改性剂,通过多元醇分散法,利用多元醇空间位阻大,纳米粒子分散在其中不易聚集的特点,将纳米SiO₂分散在聚丙二醇（PPG）中与异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）反应,再以亲水扩链剂二羟甲基丙酸（DMPA）、小分子扩链剂1,4丁二醇（BDO）和内交联剂三羟甲基丙烷（TMP）为主要原料制备了改性聚氨酯多元醇（A）组分,最后与亲水固化剂（B组分）制备了纳米SiO₂改性双组分水性聚氨酯涂膜。通过红外测试,纳米SiO₂成功接入聚氨酯分子链中;随着纳米SiO₂含量的增大,聚氨酯多元醇乳液粘度变大,外观逐渐由透明向乳白转变。当纳米SiO₂用量为2%时,涂膜性能最佳。吸水性由不改性时的37.7%减小到8.9%;水接触角从74.6°增加到100.4°;拉伸强度由10MPa增大到23MPa,断裂伸长率逐渐降低;TGA表明热性能显著提高,当失重10%时,未改性的涂膜需要279.9℃,改性后的涂膜需要287.7℃;XRD表明,加入纳米SiO₂后,涂膜结晶度下降;SEM显示,大部分纳米粒子在聚氨酯中分散良好。（3）以接枝后的纳米SiO₂为改性剂,采用“预聚体扩链法”,利用接枝后纳米SiO₂表面的-NH₂与聚氨酯预聚体的-NCO反应,制备了改性聚氨酯多元醇,再与亲水固化剂合成了2K-WPU。通过红外追踪证明了改性纳米SiO₂已经接入聚氨酯分子链中。随着改性剂用量的增大,多元醇分散体透光率下降,但Zeta电位绝对值均在30mV以上。当改性纳米SiO₂用量为0.8%时,涂膜性能最佳:拉伸强度由不改性时的10MPa增大到28MPa;吸水率从不改性时的37.7%降低到6.3%,水接触角从74.6°增加到123.5°;TGA显示涂膜热性能得到了明显改善;涂膜铅笔硬度由HB增大到3H,且耐酸耐碱性良好;SEM、TEM显示纳米粒子在聚氨酯中分散良好,无明显团聚现象,与聚氨酯分子链间相容性良好。（4）以预聚体扩链法制备的最佳聚氨酯多元醇为主要成膜物质,与颜填料以及常用涂料助剂、亲水固化剂复配合成了纳米SiO₂改性双组分水性聚氨酯面漆。通过单因素实验法得出面漆最初的最佳工艺条件和原料大致使用量,在此基础上,进行正交实验进一步优化实验配方,最终得出:当PVC（颜料体积浓度）为14%,多元醇用量为62%,n（-NCO/-OH）=1.6、钛白粉用量22%、消泡剂用量0.12%时面漆达到最佳性能。漆膜外观鲜亮无气泡,光泽度（60°）可达到91、铅笔硬度3H、表面干燥时间24min,固化时间为3h、抗冲击性能为50Kg·cm、细度为30μm、耐水、化学腐蚀性良好,具有较大的应用价值。