溶剂性涂料排放产生的挥发性有机化合物(VOCs)是PM2.5的主要来源之一,为此,发展涂料的水性化对于改善我国的空气质量、解决空气污染都是非常有意义的。通过各种有机硅烷、硅氧烷改性水性聚氨酯,以改良漆膜的性能,是当前水性涂料的热门研究领域,但是对这类有机无机杂化水性分散体的结构及其胶体稳定性特征等研究,目前相对匮乏。本论文以端氨基硅烷偶联剂APTES和端氨基倍半硅氧烷POSS为封端单体,制备了 APTES改性水性聚氨酯乳液和APTES/POSS共改性聚氨酯乳液。利用多重光散射技术结合其它微观表征和宏观测试方法,对有机硅改性水性聚氨酯分散体中乳胶粒子的状态、变化、相互作用及影响因素开展了系统研究,得到了包含稳定性在内的综合性能优异的改性水性聚氨酯乳液。主要内容如下:(1)以聚酯多元醇、异氟尔酮异氰酸酯、二羟甲基丁酸为单体,应用预聚体法,以APTES和POSS为封端或共封端单体,合成了具有不同封端结构、R值、亲水单体含量、硅烷偶联剂含量、POSS含量的一系列水性聚氨酯乳液。(2)以乳液不同空间位置处被散射光强或透射光强为变量,通过稳定性分析仪对其随时间的变化进行跟踪,对乳液失稳过程及相关作用机理开展分析。结果表明,配方组成含量对乳液的稳定性和失稳机制有明显的影响,亲水单体含量较低或R值过高时会出现沉淀失稳现象,而提高亲水单体含量或降低R值,体系稳定性会升高,并且失稳过程以粒子凝聚为主;APTES或POSS含量增加,乳液的稳定性变差,并且失稳过程也在发生改变,由粒子间的聚并失稳,到粒子整体的沉降失稳。(3)使用光学法微流变仪,在无外加剪切的情况下,表征水分散体中粒子均方根位移-去相关时间曲线,计算体系弹性、粘性、储能模量、损耗模量等一列流变性参数,并进一步并运用该技术研究不同乳液失稳过程流变学变化,发现不同改性的聚氨酯乳液会表现出牛顿流体或非牛顿流体这两种不同的流变学特征,粘弹性的乳液普遍稳定性较好。随着R值的增加,粒子的无扰热运动加快;随着亲水单体含量的增加,乳液的黏流特性逐渐出现;随着APTES或POSS含量的增加,乳液发生由粘性特征向弹性特征的转变。(4)不同乳液在室温下成膜并对胶膜进行机械拉伸测试和吸水率等测试,结果表明亲水单体含量、硅氧烷或POSS含量的增加会一定程度上增强胶膜韧性,增大吸水率。贮存稳定性与胶膜性能表现出一致性。在亲水单体用量6%,APTES用量6%,POSS用量4%的条件下,贮存稳定性最好,水性聚氨酯膜性能优良。