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紫外光(UV)固化水性聚氨酯(WPU)是一种环境友好材料,在涂料工业的发展、环境的保护和能源的节约等方面都有着积极的意义,引起了学术领域和商业领域的广泛关注。本文针对水性聚氨酯耐水、耐溶剂性能不理想的问题,用紫外光固化交联和改性无机粒子掺杂的双重方法对水性聚氨酯进行了改性。文章首先通过向聚醚型水性聚氨酯的链端引入C=C双键合成了可紫外光固化的聚醚型水性聚氨酯。然后将KH-570改性的二氧化硅溶胶与聚氨酯分散体混合,得到可UV固化的WPU/改性二氧化硅复合乳液。由于改性二氧化硅表面富含有机链段,有效提升了无机粒子与有机分子间的相容性,因此复合物乳液在改性二氧化硅含量高达10wt%时仍具有很好的稳定性。在水性光引发剂的存在下,经紫外光固化后体系中的聚氨酯分子之间、无机粒子与聚氨酯分子之间通过C=C双键的反应形成化学键。经交联和无机掺杂双重改性后复合物的机械强度、热稳定性和耐水、耐溶剂性能等都得以改善,且复合物膜具有很好的透明性。考虑到聚醚型水性聚氨酯材料在耐水性能方面的劣势,合成了可紫外光固化的聚酯型水性聚氨酯,并用改性二氧化硅溶胶对其进行改性。所得复合乳液的稳定性能良好,涂膜在无机掺杂量高达17.5wt%时依然呈现透明状态,并表现出优异的热稳定性和突出的机械性能。得益于聚酯链段的疏水特性,涂膜的耐水性能较为突出,且改性二氧化硅含量的升高使复合物涂膜表现出更优异的耐水性。在以上两个研究结果的基础上,将微米级的粉煤灰(FA)无机粒子废物利用,用于水性聚氨酯的改性。首先用KH-550对粉煤灰进行表面改性,再通过偶联剂中-NH2与IPDI(异佛尔酮二异氰酸酯)的反应制得表面带有-NCO基团的改性粉煤灰。原位反应制备可紫外光固化的WPU/FA复合材料。结果证明这种回收利用的无机粒子能够改善水性聚氨酯材料的耐水、耐溶剂性能。对三个体系的双改性水性聚氨酯／无机复合物的研究结果表明,无机物粒子经改性后与水性聚氨酯的相容性良好。这些无机粒子还可作为交联点使复合物的交联密度增大。总而言之,这种交联-无机掺杂双改性的方法能够显著改善涂膜的综合性能。