聚氨酯材料因其强度高、柔韧性好、耐磨、耐化学腐蚀性优良等优点,广泛应用于涂料、胶黏剂、皮革涂饰剂、橡塑等领域。近年来,随着环保法规的日益完善,人们环境意识的不断增强,开发具有低毒、环保、节能的水性聚氨酯(WPU)材料成为研究热点。但是,单组分WPU大多为线性的热塑性聚合物,缺乏交联性结构,所以存在力学性能和耐溶剂性能不足等问题。聚丙烯酸酯(PA)具有良好的耐候性,涂膜硬度,优异耐水耐溶剂性,故其与聚氨酯在性能上存在很强的互补性。因此,本文主要研究了丙烯酸酯改性PU,以其得到性能优异的水性聚氨酯材料。采用原位聚合法合成了一种无皂丙烯酸酯改性水性聚氨酯乳液(HWPUA),并以此为基础,分别引入有机硅和环氧丙烯酸酯对HWPUA复合乳液进行改性。研究了其结构对性能影响,为聚氨酯丙烯酸酯复合乳液(WPUA)的合成及其改性的研究提供了理论依据。1)以聚己二酸新戊二醇酯二醇(PNAL),六亚甲基二异氰酸酯(HDI),2,2-二羟甲基丙酸(DMPA),苯乙烯(St),丙烯酸丁酯(BA)等为主要原料合成聚氨酯/聚丙烯酸酯乳液(HWPUA),采用红外光谱(FT-IR)对产物的结构进行了表征,考察了乙烯基单体含量、m(St):m(BA)、DMPA含量等因素对HWPUA性能的影响。结果显示:当w(PA)=30%、初始n(-NCO)﹕n(-OH)=6﹕1、w(DMPA)=6%、m(St):m(BA)=6﹕4时,所得WPUA乳液性能稳定,吸水率降低至19.5%,比较未改性聚氨酯的吸水率40.53%,吸水率降低了51.89%,制备出了具有良好耐水性能和耐热性能的HWPUA复合乳液。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)等对HWPUA的微观形貌和结晶性能进行了研究。SEM表明,聚氨酯材料中硬段软段排列有序且分布较为均匀,随着丙烯酸酯的引入,漆膜的表面变得粗糙,体系中两相相容性增加。PU、HWPUA都存在较宽的非晶态的弥散峰,表明所有样品都没有明显的结晶。热性能分析表明随着丙烯酸酯的加入,聚氨酯材料的热稳定性得以提高。2)采用聚己二酸新戊二醇酯二醇(PNAL)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、2,2-二羟甲基丙酸(DMPA)、三羟甲基丙烷(TMP)进行预缩聚,以氨丙基三乙氧基硅垸(KH550)和甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)作为封端剂,合成聚氨酯种子乳液。加入苯乙烯(St)、丙烯酸丁酯(BA)制得有机硅改性HWPUA复合乳液(Si-HWPUA)。通过FT-IR对其结构进行表征,DLS、透射电镜(TEM)对其乳液的粒径及其形貌进行表征,TG、XRD等对Si-HWPUA热稳定性和结晶性能进行分析。随着KH550的加入,HWPUA的性能有显著提高,当w(KH550)=5%时,其具有优异的耐水性和热稳定性。3)以HWPUA复合乳液为基础,加入交联性单体甲基丙烯酸缩水甘油醚(GMA),合成一种环氧改性的HWPUA乳液(G-HWPUA)。通过红外对G-HWPUA的结构进行表征。乳液稳定性、热分析、吸水率测试结果显示:当GMA加入量为27%时,G-HWPUA具有良好的储存稳定性和耐水性,耐热性能,吸水率最低为4.86%。