水性聚氨酯（Waterborne Polyurethanes,WPUs）作为一种以水为分散介质的环保型材料,因其低挥发性有机物（Volatile Organic Compounds,VOCs）含量、安全不易燃、结构设计性强以及良好的低温性能、耐摩擦性能等优点而备受关注。然而相较于传统溶剂型聚氨酯（Solvent-based Polyurethanes）,单组分WPU体系交联度低且分子链附有亲水基团,耐水性及机械强度等仍存在不足。UV固化水性聚氨酯（UV-WPU）,作为WPU交联改性的常见手段,具有固化速率快,交联度高、节能环保等特点,其中以水性聚氨酯丙烯酸酯（Waterborne Polyurethane Acrylate,WPUA）)最为常见,但对于低表面能基材,如聚乙烯（PE）、聚四氟乙烯（PTFE）等,UV固化速率太快往往会导致WPUA固化膜体积收缩,附着性能不佳。基于以上问题,本文首先制备一系列具有内交联结构的WPU乳液,探索并优化了WPU预聚物合成的工艺条件,在此基础上研究了预聚阶段R值、扩链剂（内交联剂）及亲水单体用量对乳液及固化膜性能的影响。结果表明适宜的温度能够有效避免副反应的发生,同时确保较快的反应速率,而反应时间的控制可有效确保聚合物结构按照实验设定生成。预聚阶段R值过大或过小时,乳液稳定性不佳,易出现沉淀分层;固化膜强度随着R值增大而削弱;内交联剂用量增加时,制备工艺及乳液的稳定性下降,而固化膜强度随之增强;亲水单体用量增加时,乳液稳定性提升,但耐水性下降。因此,严格控制各方面因素,方可制得综合性能相对优异的乳液。这部分工作奠定了后续研究的基础,具体内容展示在第二章内容。在前章基础上,本文在第三章提出通过二苯甲酮（Benzophenone,BP）的光化学夺氢偶联效应进行后固化的实验方案,制备了一种BP功能化的具有UV光交联特性的水性聚氨酯（BPC2WPU）,在实现树脂自身交联的同时可显著提升与基材的附着。通过紫外-可见（UV-Vis）吸收光谱、动态光散射（DLS）测试和原位流变学测试证实该聚合物具有典型的光化学夺氢偶联效应。实验表明,随着UV辐射进行,固化膜交联密度显著提升,全面提升了涂层的表面性能、热稳定性以及机械性能,但UV固化程度过大会增加材料脆性,因此应合理控制固化时间;基于吸附-交联机理,通过扫描电镜（SEM）验证了该方案在改善UV树脂在不同基材上的粘附性能的作用。基于BP基团的夺氢偶联活性,本文所制备的UV交联树脂有效地改善了WPUA在基材附着及交联效率低等方面的不足。在验证了方案的可行性后,本文在第四章选择不同内交联剂制备得到不同官能度的BPC2WPU树脂,探索由内交联剂官能度不同引发的聚合物结构差异化对乳液、涂层及薄膜的性能影响;研究表明,所制备的BPC2WPU聚合物均具有第三章所描述的典型的光化学反应活性;随着交联剂官能度增大,乳液分散度增加,而粒径则先增大后降低,通过微观反应、双电层理论及交联结构等解释了这一现象;同时固化膜的交联密度随着交联剂官能度的增大而提升,强化了薄膜耐水性及热机械性能,但内交联结构对于BP基团引发效率的影响是多方面性的。这种由内交联剂引发的聚合物结构差异化,有助于进一步认识功能性材料结构与功能的关系,同时通过复配好内交联剂的含量,有望能够取得制品性能与制备工艺双重优化效果。本文所做内容为解决单组分UV-WPUA对基材附着不佳的问题提供了新思路,对于高性能水性UV涂料的开发和应用提供参考。