纳米复合材料是由两种或两种以上的固相至少在一维以纳米级大小(＜100nm)复合而成的复合材料。以聚合物为载体的无机纳米复合材料综合了无机、有机和纳米材料的优良特性，使得有机-无机纳米复合材料具有常规聚合物复合材料所没有的结构、形态以及较常规聚合物复合材料更优异的物理力学性能、耐热性和气体液体阻隔性能以及良好的机械、光、电和磁等功能特性，因而显示出非常重要的科学意义，在光学、电子学、机械和生物学等许多领域具有十分广阔的应用前景，已成为一个新兴的、且极富生命力的研究领域。 随着各国消防法规、溶剂法规的制约和保护地球环境意识的增强，欧美等发达国家投入了大量资金，重点开发水性涂料。丙烯酸-聚氨酯复合乳液(PUA)的研究始于八十年代初，是当前乳液聚合的一个研究热点。其不仅可以将二者优点有机地结合起来，制备出高固含量、低成本、无污染的水性树脂，同时也降低加工能耗，被誉为“第三代水性聚氨酯”。 本课题分别合成了PUA和丙烯酸酯聚氨酯/SiO2纳米复合乳液(SPUA)，并利用现代分析检测手段诸如傅立叶红外光谱(FT-IR)、凝胶渗透色谱(GPC)、差示扫描量热(DSC)、X射线衍射(XRD)等对不同体系的产品分别进行了表征和性能检测，对比显示了各自体系的结构特征和性能之间的关系。同时探讨了制备工艺条件的控制及影响性能的各种因素，得出了一些有益的结论。 实验中先采用预聚体分散法，以聚四氢呋喃(PTMEG)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)、二羟甲基丙酸(DMPA)等为主要原料，合成了一系列PUA乳液，并对催化剂、自由基引发剂、引发条件、MMA/BA值进行了比较选择，并研究了其对性能的影响。实验得出结论：辛酸亚锡对IPDI与羟基反应的催化作用大于DBTDL；引发剂滴加时间越长，溴值越低，丙烯酸单体转化率越高，断裂伸长率越大，永久形变越低，抗张强度越低，硬度越低；随着引发剂用量的增加，溴值降低，断裂伸长率先升后降，抗张强度、永久形变和硬度则是先降后增；MMA/BA值越高，断裂伸长率和永久形变越低，硬度、抗张强度和聚氨酯软段与硬段相分离程度越高。 实验又探讨了纳米二氧化硅对PUA的改性作用，分别使用表面活性剂FF352、硅烷偶联剂、MMA改性纳米粉体表面，制备出SD型、SS型和SM型纳米分散液；并在上述PUA的基础上，用共混法分别制备了一系列SPUA产品，将它们和用纳米分散液商品(SB型)制备的SPUA比较。研究了分散时间、分散速度、纳米SiO2含量和纳米SiO2改性方法对SPUA性能的影响；紫外光照射前后，SPUA性能与PUA性能。通过实验得出：分散时间60min，分散速度1000r/min；在一定的纳米SiO2含量范围内，断裂伸长率、抗张强度、硬度、尺寸稳定性、结晶性能和抗老化性能等都有所提高；随着纳米SiO2含量的增加，聚氨酯软段和硬段的玻璃化温度(Tgi和Tg3)都先升高后降低，且最高点分别在含量为1.0％和2.0％时出现；纳米SiO2能降低PU软硬段相容性，扩大该产品的使用温度范围。比较SD型、SB型、SS5型和SM型SPUA，得出：SS5型SPUA断裂伸长率和尺寸稳定性最好，SM型SPUA抗张强度、硬度和抗老化性能最好。 本研究的成果将有利于水性涂料质量的提高、成本降低，特别将对无公害涂饰产生推动作用，大大减轻皮革涂饰、建筑涂装、纺织印染等对环境的污染。该课题对我国纳米复合材料的发展，乃至我国的科技、经济发展都有着重大的实际意义。