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聚氨酯材料综合性能优异,在众多基材上具有优异的附着力,且能通过结构调整适应不同的需求,因此被广泛应用于胶粘剂、涂料、橡胶、印刷油墨、皮革涂饰剂中。为使水性聚氨酯(WPU)在水中保持良好的稳定性,需要加入足够的亲水单体,但亲水基团的引入会导致WPU胶膜表现出较差的耐水性,且成本较高,因此在实际应用中受到了限制。丙烯酸酯类聚合物具有优异的耐老化性、耐水性、相容性,且成本低廉,被广泛应用于改性聚合物领域。本文以丙烯酸酯为改性单体,采用嵌段共聚、无皂种子乳液聚合及互穿聚合物网络法对WPU进行多步改性。首先以甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸正丁酯(BA)为单体,通过巯基乙醇链转移自由基无规共聚法合成端羟基聚丙烯酸酯(PA-OH),进而采用嵌段共聚法将PA-OH与WPU嵌段,制得不同PA-OH用量的聚丙烯酸酯嵌段改性水性聚氨酯(WPUA)。WPUA分散体粒子为40 nm～45 nm的规则球体且粒径分布指数较小,WPUA胶膜的拉伸强度、杨氏模量及断裂伸长率分别为11.60 MPa、44.11 MPa、636.25%、,吸水率为4.60 wt%,比纯WPU胶膜降低了 53.0%。DMA测试表明部分PA-OH进入WPU软段微相区且相容性较好,部分PA-OH进入WPU硬段微相区并形成氢键作用。通过嵌段共聚法能解决WPU与聚丙烯酸酯之间的相容性问题,且能在保持胶膜力学性能的前提下提高耐水性和耐热稳定性。然后以WPUA分散体为种子,MMA、BA为单体,通过无皂种子乳液聚合法制得不同丙烯酸酯用量的丙烯酸酯溶胀-嵌段改性水性聚氨酯(WPUA-PA)。随着WPUA-PA中丙烯酸酯用量的增加,复合胶膜的耐水性、耐热性均会而提升;WPUA-PA中丙烯酸酯量最多可达到WPUA的12/5,此时吸水率为4.17 wt%,且复合分散体仍具有一定的稳定性;当丙烯酸酯与WPUA用量比为6/5时,WPUA-PA复合分散体粒子为50 nm～80 nm的规则球体,复合胶膜的拉伸强度、杨氏模量、断裂伸长率分别为13.88 MPa、67.58 MPa、558.28%,说明当丙烯酸酯与WPUA用量接近时,两者相容性较好,具有优异的稳定性、耐水性、力学性能、相容性及耐热稳定性。最后以WPUA分散体为种子,在丙烯酸酯单体中混入交联剂甲基丙烯酸缩水甘油酯,采用无皂种子乳液聚合法制得互穿聚合物网络型丙烯酸酯改性水性聚氨酯(WPUA-S-PA),研究了交联剂用量及不同硬单体对WPUA-S-PA性能的影响。随交联剂用量的增加,WPUA-S-PA复合分散体的PDI降低,说明交联剂对复合分散体乳胶粒子有集聚作用;WPUA-S-PA乳胶颗粒内部存在深染色区域且分布均匀,说明IPN结构的形成;随着交联剂用量的增加,WPUA-S-PA的Tg峰融合且强度增加,说明两种聚合物在微观结构上形成了协同性较好的单一乳胶粒子,证明IPN型WPUA-S-PA的成功制备;当交联剂用量为单体总量的5.0 wt%时,拉伸强度、杨氏模量及断裂伸长率分别为18.25 MPa、62.83 MPa、522.46%,吸水率为4.64 wt%,WPUA-S-PA复合胶膜在力学性能、耐水性能及耐热性能上均表现优异。本文最终得到了综合性能优异的丙烯酸酯改性水性聚氨酯,使其不仅具有WPU的优良粘结性、柔韧性还具有聚丙烯酸酯的耐老化性、耐水性,同时降低了生产成本、拓宽了应用范围,为工业化生产提供指导价值。