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丙烯酸酯聚氨酯(PUA)涂膜柔软、耐磨、耐水解等性能优异，硅溶胶具有高硬高强、耐溶剂性较好、粘接性优异的特性，将PUA和硅溶胶进行杂合，实现两者性能互补，体现为涂层综合性能良好，如对各种基材粘结度高，耐刮伤性、硬度、耐污性、耐溶剂性、丰满度高并具有一定的透气性，具有较大的研究及应用空间。本文以异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）、聚醚二元醇(PPG)、二羟甲基丙酸(DMPA)、三羟甲基丙烷(TMP)、硅溶胶(Silica sol)等为原料，采用原位分散聚合工艺，合成硅溶胶-丙烯酸酯聚氨酯杂合水分散体（SPUA），详细探讨了各因素(异氰酸根指数R值、亲水扩链剂、交联剂、中和度、纳米硅溶胶、引发剂等)对杂合水分散体制备过程以及性能的影响，确定最佳工艺参数如下：R值为1.3~1.4；亲水扩链剂DMPA添加量为PU质量的6%；交联剂TMP添加量为PUA质量的1%；中和度控制在90%；纳米硅溶胶最大添加量为PUA总固含量的15%；扩链剂加入的标准为-NH2含量跟残留-NCO量的比值为0.7；油溶性引发剂AIBN用量为单体总量的1%。对SPUA杂合水分散体的稳定性和流变性进行研究，结果表明：硅溶胶的适量引入并没有对体系的稳定性造成太大的影响。含有纳米硅溶胶的量从15%~5%制得的SPUA杂合水分散体的表观粘度的依次降低趋势非常明显。在恒定的剪切速率作用下，SPUA杂合水分散体[w(silica sol)=15%]的粘度随着剪切时间的推移而降低，当剪切时间足够长，粘度下降到一定程度后则不再降低，表现为SPUA杂合水分散体[w(silica sol)=15%]具有一定的触变性。当m(Silica-sol)/m(SPUA)的配比大于15%时，分散体呈现假塑性流体行为。通过动态流变实验我们得出小粒径的纳米硅溶胶制得的SPUA杂合水分散体(Sol-A)、SPUA杂合水分散体(Sol-B)、SPUA杂合水分散体(Sol-C)的流变性质接近牛顿流体行为，验证了静态流变实验中得出的结论。为了从微观结构上对SPUA杂合水分散体的物理性能作出解释，特别是两相间相互作用剖析硅溶胶对分散体物理性能的影响作用，本论文通过红外光谱（FT-IR）、投射电镜（TEM）、扫描电镜（SEM）、纳米粒度分析（DLS）等手段对其进行了表征，结果证实硅羟基和氨酯键之间存在氢键作用，SiO2胶粒呈纳米级分散在SPUA杂合水分散体中，由于SiO2的存在，杂合水分散体系的相结构变得更加均匀，但其中有小部分团聚体存在，硅溶胶的添加一定程度上降低了PUA粒子的粒径。以自制的硅溶胶-丙烯酸酯聚氨酯杂合水分散体(SPUA)作为主要成膜物，研究水性分散体、成膜助剂、涂料助剂等之间的相互关系，并应用正交实验方法优选出配制SPUA涂料的最佳配方为：流平剂(DSX-2000)添加量为0.5%；成膜助剂(丙二醇丁醚和苯甲醇以9:1复合使用)添加量为5%；消泡剂(BYK-028)添加量为0.1%；聚氨酯类缔结性增稠剂增稠剂(DSX-1550)用水按照1:1的比例稀释，添加量为0.5%；同时，SPUA贮存稳定、涂刷性能好，所得涂膜综合性能高，可成功应用于水性木器涂装等领域。