文物作为重要的旅游资源和文化资源,是人类认识自身、获得知识与信息的载体。我国文物资源极为丰富,然而随着我国工业的快速发展,大气、水及土壤的污染严重,这些污染将对文物造成一定腐蚀和破坏。如不采取有效的保护措施,许多文物将逐渐消亡。现有的材料大多不能完全满足文物的保护需求,开发对文物有良好封护作用的环保新材料迫在眉睫。随着环保法规的日益严格,传统的以有机溶剂作为分散介质的聚氨酯(PU)正逐渐被限制生产和使用,以水作为分散介质的水性聚氨酯(WPU)受到广泛的关注。水性聚氨酯不但继承了溶剂型聚氨酯的优异性能(如耐磨性好、耐低温及粘附力强等),而且具有环境友好、使用方便及易贮存等优点,发展十分迅猛。紫外(UV)光固化技术是一种新兴的环境保护技术,具有节能环保、固化速度快、污染少等特点。本论文综合了水性体系和UV固化体系的优点,将UV光固化技术与WPU合成技术相结合,制备多系列的紫外光固化水性聚氨酯-丙烯酸酯材料,并将制备的高分子材料应于用铁质、铜质、石质及砖瓦质的文物的保护中。主要研究内容如下：一.UV-WPUA的制备、性能及应用于铁质文物保护研究采用原位聚合法,以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚醚二元醇(NJ-220)、二羟甲基丁酸(DMBA)、甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)等制备了不同R值的水性聚氨酯预聚体；将预聚体、光引发剂1173、单体二缩三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)。丙烯酸正丁酯(BA)等为主要原料,改变BA和TPGDA质量比,制备一系列的紫外光固化水性聚氨酯-丙烯酸酯(UV-WPUA)。研究预聚体乳液及固化膜的物理化学性能,并将制备的UV-WPUA应用于模拟铁质文物的材料保护。结果表明,随着R值的增大,预聚体的表面张力、粒径变小、成膜性能提高,最佳的R值为2；随着BA:TPGDA值的上升,膜的硬度和拉伸强度下降,断裂伸长率上升,接触角增大,表面自由能升高。当BA:TPGDA=5：5时,膜的综合性能最佳;所制备的UV_WPUA可有效地防止铁质材料腐蚀,可用于铁质文物保护方面.二、水性紫外光固化PUA的制备、表征及应用于铜质文物保护研究以聚酯二元醇N220替代NJ-220,合成水性PUA预聚体；固定预聚体、光引发剂1173及活性稀释剂(BA和TPGDA)的质量比为67：3：30,改变活性稀释剂BA和TPGDA的质量比,混合得到水性UV固化PUA乳液,并在UV照射下,制备一系列PUA胶膜。表征了水性紫外光固化PUA预聚体和膜的性能及表面形貌等,并将制备材料应用于铜片保护。结果表明,制备的PUA预聚体乳液稳定,固含量适宜,粒径、表面张力等各项指标均较好；当活性稀释剂BA和TPGDA的质量比相等时,对应的PUA-3胶膜的吸水率为4.08%,接触角为64.74°,且表面平整、均匀,膜的综合性能相对最好；PUA-3材料能够很好的封护铜片,阻止铜表面氧化发黑,可将该材料应用于铜质文物保护。三、预聚体比例对UV-Polymer的影响及应用于石质文物的保护研究考虑石质文物材料的成分,调整DMBA和NJ-220的比例,适当减少-COOH的含量,制备了UV-Polymer的预聚体,表征了预聚体的性能；固定BA:TPGDA质量比为1：1,改变预聚体与活性稀释剂的量,制备一系列的UV-Polymer膜,测试了膜的各项性能,研究了预聚体比例对UV-Polymer性能的影响；将UV-Polymer材料应用于模拟石质文物保护方面研究。结果表明,预聚体储存稳定性长达6个月以上、热稳定性、冻融稳定性好,粘度低、表面张力小、粒径小、分散性好；随着预聚体的比例增加,膜的硬度下降、拉伸强度下降、断裂伸长率上升、吸水性上升、在乙醇中的溶胀度上升,DSC测试表明UV-Polymer膜有良好的热稳定性；当预聚体、活性稀释剂及光引发剂的质量比为67：30：3时,膜的表面自由能最低为54.72 mJ/m2,膜表面平整、无裂纹；体系最佳的UV固化时间为30s,此时膜与水的接触角最大为64.60°;UV-Polymer材料能阻止石质材料表面颜料的消失和阻止石材表面的风化。四、单体对水性UV-PU的影响及应用于于砖瓦文物保护研究本部分在紫外光的作用下,以UV-PU预聚体,BA及TPGDA为单体,加入光引发剂1173,固定预聚体：活性单体：光引发剂的质量比为87：10：3,制备了不含单体的UV-PU-1膜和含有质量分数为10%单体的UV-PU-2及UV-PU-3水性可紫外光固化的聚氨酯(UV-PU)涂膜。研究了单体对膜的耐水、耐溶剂、机械性能、热性能等影响,表征了膜的表面形貌,将制备的涂料应用于模拟砖瓦文物的保护中。结果表明,随着单体的加入,UV-PU膜的耐溶剂性、机械性能、光学透明性等均有所改善；Tg逐渐升高,热稳定性有所增强；固化时间从20s到40s,接触角逐渐减小,膜的表面能略有增加,综合考虑膜性能后,选择固化时间为30 s,此时的膜与水的接触角为81.44°,表面自由能为45.43 mJ/m2; SEM分析表明膜平整、均匀,具有较好的微观结构,其表面没有相分离和裂纹；UV-PU涂料能有效地保护瓦片及其上的颜料免受外界环境的侵蚀,可将该材料扩展应用于砖瓦质文物保护中。五、碳酸钙改性聚氨酯-丙烯酸酯聚合物的制备及性能研究采用Y-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-570)作为改性剂、吐温80 (Tween 80)作为分散剂制备了改性纳米碳酸钙(MNCA)。采用NJ-330、IPDI、DMBA、HEMA及光引发剂等,合成聚氨酯预聚体,将预聚体、MNCA及光引发剂制备了紫外光固化改性纳米碳酸钙/水性聚氨酯(UV-MNCA/WPUA)膜。研究了WPUA制备的最佳的R值及紫外光固化体系中WPUA:BA:光引发剂1173的质量比；研究MNCA含量对膜的物理、表面形貌、热稳定性及机械性能等影响。将制备UV-MNCA/WPUA材料应用于铁质材料保护中。结果表明,改性后的MNCA-1粒子在一定程度上减少了团聚,具有更小的粒径(54.4 nm),并通过化学键更加紧密的与WPUA发生了聚合；当WPUA预聚体：BA：光引发剂的质量比为66：30：4时,膜具有最佳的机械性能；当MNCA-1的含量为3.6%时,制备的膜的拉伸强度最大(9.0 MPa);UV-MNCA/WPUA材料不改变铁质材料的外观,透明性好,光泽度高,可将其作为铁质文物保护材料。六、有机氟改性聚氨酯-丙烯酸酯聚合物的制备及性能研究采用自制R值为2的水性聚氨酯预聚体、甲基丙烯酸六氟丁酯(HFMA)、TPGDA、光引发剂1173、184、651等原料合成了4个系列的紫外光固化有机氟改性水性聚氨酯-丙烯酸酯(UV-WFPUA).利用多种现代仪器分析技术及表征手段,考察了HFMA的用量、TPGDA含量、不同TPGDA和BA的质量比、不同的光引发剂对膜性能的影响,并将涂料应用于铁质材料的表面封护的研究。结果表明,随着HFMA含量的增加,膜的硬度、拉伸强度、耐水性、凝胶率及力学性能提高；随着TPGDA含量的增加,膜的硬度增大、凝胶率上升、耐水性及耐溶剂性提高,拉伸强度先增加后下降；随着质量比的增加,膜的硬度、凝胶率、拉伸强度、接触角增大,而BA替代部分的TPGDA,能提高膜的韧性,使膜的断裂伸长率提高；光引发剂1173受氧气的阻聚敏感度低、引发效率高,制备的膜综合性能最佳；UV-WFPUA在铁质材料表面形成致密、透明的保护膜,可使铁质材料长期不受外界的侵蚀。七、聚氨酯-丙烯酸酯聚合物的制备、性能及动力学研究采用聚醚二元醇(NJ-210、NJ-220或NJ-330)、PDI、HEMA、DMBA、BA及光引发剂(1173、184或651)为主要原料,制备了一系列的紫外光固化水性聚氨酯-丙烯酸酯预聚体及膜；表征了膜的性能,研究了不同聚醚多元醇及BA含量对膜性能的影响；采用FT-IR及Photo-DSC研究了紫外光固化动力学。结果表明,随着聚醚多元醇分子量的增加,膜的硬度、吸水率、溶胀度、体积收缩率下降,凝胶率、拉伸强度断裂伸长率上升,说明了膜的交联程度、机械力学性能随着聚醚多元醇分子量提高而增强；随着BA含量的增加,硬度、拉伸强度下降。当BA含量为30%时,膜的耐水性、耐酸性和体积收缩率最小,凝胶率最大；光引发剂1173的效果要好于184和651,当光引发剂含量占体系3%时,双键转化率最高,当BA含量占体系30%时,双键转化率最高,达到87%；根据Kissinger方程和Crane方程,得到了不同光引发剂时的固化动力学方程。