本文通过对水性聚氨酯脲(PUU)大分子链硬段结构的设计，分别制备了具有规整硬段结构的聚酯型和聚醚型水性PUU，系统研究了这些PUU水分散液以及成膜后的性能。分别以聚氧化丙烯三醇、季戊四醇为交联剂，制备了两类交联型PUU水分散液，考察了它们的物理性能，以及成膜后的表面性能和热性能。进一步通过以3nm硅溶胶改性纳米CaCO3原位分散水性PUU的方法，制备了PUU/改性纳米CaCO3杂化水分散液，并对所制备的杂化PUU水分散液的物理性能和成膜后的表面性能、耐水性能、热性能以及力学性能进行了较详细的研究。 1.具有预期结构的硬段水性聚氨酯模型化合物的合成与表征 通过对水性聚氨酯大分子链硬段结构的设计，用二苯基甲烷二异氰酸酯、二羟甲基丙酸、1，4-丁二醇采用分步法合成了具有规整结构的硬段模型化合物，通过13C-NMR对其序列结构进行了表征，并结合广角X射线衍射(WAXD)分析、FTIR光谱和DSC考察了这些模型化合物的结构和热性质。结果表明，这些模型化合物的结构符合本文预期的分子设计。 2.具有规整硬段结构的聚酯型水性聚氨酯脲的制备与性能研究 通过分子设计，以分步法合成了具有规整结构的硬段，以聚酯多元醇(P756)为软段，反应活性较低的异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)作为预聚体的端基，制备了一系列具有规整硬段结构以及良好分散性的聚酯型阴离子PUU水分散液。分析表征了水性PUU的结晶、氢键以及热行为，同时考察了PUU水分散液的各项性能以及成膜后的耐水性和力学性能。结果表明，具有规整硬段结构的PUU水分散液，随着硬段含量的增加，粒径减小，表面张力降低，粘度增大，成膜后的耐水性、硬度和拉伸强度显著提高。 3.具有规整硬段结构的聚醚型水性聚氨酯脲的制备与性能研究 在聚酯型水性PUU研究的基础上，将具有规整结构的硬段与聚醚多元醇反应，制备了一系列具有规整硬段结构的阴离子聚醚型PUU水分散液，研究了该水性PUU的微观结构，考察了这类PUU水分散液的物理性能，以及成膜后的表面性能、耐水性和力学性能，并与具有相同硬段结构与含量的聚酯型水性PUU进行了比较。结果表明，由于聚醚软段的分子链较为柔顺，且极性较小，因此聚醚型PUU水分散液的粒径、粘度和表面张力均小于聚酯型PUU水分散液。同时由于聚醚型PUU软硬段间更容易发生微相分离，因此与聚酯型相比，聚醚型PUU水分散液成膜后具有更好的耐水性和更强的表面疏水性，且膜的硬度、拉伸强度及模量的增加幅度均高于聚酯型水性PUU膜。 4.含交联结构的水性聚氨酯脲的制备与性能研究 分别以聚氧化丙烯三醇、季戊四醇为交联剂，制备了一系列具有不同交联结构的PUU水分散液。研究了交联剂与聚酯多元醇(P756)的摩尔比对PUU水分散液的粒径、粘度及成膜后的表面性能、耐水性及力学性能的影响。结果表明，与未交联的PUU水分散液相比，交联型PUU的粒径稍有增大，但其水分散液成膜后的吸水率有较大幅度的下降，水在膜表面接触角增加，表现出很好的疏水性能。 5.聚氨酯脲/改性纳米CaCO3杂化水分散液的制备及其性能的研究 以3m硅溶胶包覆的纳米CaCO3水分散液进行原位分散形成水性PUU的方法，成功制备了分散性良好的PUU/改性纳米CaCO3杂化水分散液，并对该杂化PUU水分散液的物理性能、成膜后的表面性能、耐水性能、热性能以及力学性能进行了较详细的研究。结果表明，SiO2以非物理键合的形式结合于CaCO3粒子表面，硅溶胶包覆后的纳米CaCO3水分散液具有良好的分散性和稳定性以及优异的贮存稳定性。与PUU水分散液相比，杂化PUU水分散液的粒径增大，粒径分布变宽，粘度增大；杂化PUU水分散液成膜后的致密性增加，使杂化膜具有良好的疏水性能和更高的力学性能。