随着对挥发性有机化合物(VOC)排量的限制愈加严格,各种法规亦相继出台,新环保法规亦规定VOC是雾霾的重要来源之一,因此,节能环保产品的开发愈加受到重视。开发低溶剂、高固含量、廉价且性能优异的水性树脂已成为涂料领域的当务之急。紫外光(UV)固化技术作为一种环保高效节能的固化技术,具有很多优点,如固化速度快、节省能源、低VOC排放量等,近年来成为研究热点。传统水性光固化聚氨酯体系在性能上仍然存在部分缺陷,如固含量低、成膜速度慢、运输成本较高；涂膜的力学性能、耐候性、耐溶剂性等不理想,导致其在应用上受到一定的限制。为进一步提高固含量、光固化效率和产品性能,本研究分别引入了磺酸盐型聚酯多元醇(BY3301)、聚乙烯醇0588(PVA)、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)等组份,通过分子设计,对水性光固化聚氨酯进行了系列改性,成功制备了高性能的水性光/氧双固化聚氨酯乳液；深入研究了乳液的制备方案及其与胶膜的构效关系。(1)BY3301、聚己内酯二元醇(PCL,Mn=1000)和异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)等为单体,制备出了高固含量磺酸盐型水性紫外-氧气双固化聚氨酯乳液(UV-SWPU)。通过动态光散射仪、原子力显微镜(AFM)热重(TG)、扫描电镜(SEM)等测试方法研究了m(PCL)/m(BY3301)比例对乳液以及乳胶膜微观形貌、力学性能、耐水性和热稳定性的影响。结果表明,随着BY3301的含量的增加,乳液的固含量由38%增加至55%,乳液的平均粒径由33.70 nm增加至50.94 nm,分布系数有所增加；乳胶膜拉伸强度由46.7 MPa提高至55.65 MPa,吸水率降低,乳胶膜表面粗糙度增加,热稳定性提高。但当BY3301含量高于16.7%时,乳胶膜的力学性能和耐水性下降；当BY3301含量高于33.3%,乳液粒径和分布系数有所下降。与单一氧气固化和单一紫外固化相比,紫外-氧气双固化体系可明显改善乳胶膜的拉伸强度和耐水性。涂层应用性能测试表明当BY3301含量在26.7%时,综合性能较为理想。(2)以BY3301、IPDI、季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)为主要原料,二羟甲基丁酸(DMBA)作为亲水扩链剂,采用丙酮法合成了磺酸盐紫外固化水性聚氨酯(UV-SWPU),再将其与PVA溶液机械共混制得UV-SWPU/PVA共混乳液。采用了红外光谱(FT-IR)和X射线衍射(XRD)表征了聚合物结构和结晶性能,通过动态光散射仪、SEM等方法研究了乳液粒径、截面形貌等。结果表明,随着PVA含量的增高,乳液粒径增加,乳液粒径分布曲线和微分热重曲线均呈单峰分布,粒径分布系数变化不大,两者相容性较好。UV-SWPU/PVA胶膜结晶性、力学性能均提高,断裂伸长率下降,乳胶膜呈现脆性断裂；乳胶膜的吸水率上升,接触角下降。(3)以IPDI、聚乙烯缩丁醛(PVB)、PETA、 DMBA和马来酸酐(MA)等为原料,首先通过自由基聚合法,合成了水性中间体PVB接枝改性物PVB-M;并通过改变PVB-M的含量,制得系列UV固化型水性聚氨酯(UV-WPBU);并通过FT-IR,TG、XRD、AFM、SEM和DMA等方法对聚合物进行了表征。通过FT-IR证实了UV-WPBU的结构。随着PVB-M含量的增加,乳液的粒径由29.87 nm增加至79.95 nm;且当PVB-M的含量高于8.53%时,乳液的稳定性下降,粒径急增至428.9 nm。随着PVB-M的增加,吸水率从51.34%降至11.93%,接触角由920增加至1030,PVB-M的引入可明显提高胶膜的耐水性。乳胶膜的拉伸强度呈现先增大后减少的趋势,PVB-M的含量为8.53%时,达到最大值41.31 MPa;而断裂伸长率逐渐减少。乳胶膜的结晶度由23.17%降至0.70%,断裂由脆性断裂转变为韧性断裂；此外,胶膜的储能模量增加,分子间相互作用增强,微相分离程度下降。热分析亦表明热稳定性能随着PVB-M含量的增加而提高。凝胶量测试表明,适量PVB-M的引入可明显提高涂层的紫外光固化性能。