水性聚氨酯(WPU)由于在PU分子链上引入了亲水性基团而可以在水中形成稳定的乳液。其与传统的PU相比,具有成本低、低毒、低VOC等优点,在涂料、皮革、造纸、纺织等领域得到了广泛的应用。然而,亲水基团的引入虽然能提高WPU的水分散性能,但是对涂膜的耐水、耐有机溶剂、耐化学介质等性能则有一定程度的负面影响。所以,人们通常采用往PU结构中嵌入环氧树脂、有机硅、纳米粒子等方法来得到综合性能较好的WPU。由于纳米粒子具有很好的刚性和表面效应,将其加入到聚合物材料中可以得到性能优异的复合材料,所以近年来纳米改性的方法备受关注。但是,由于粒径小、比表面积大,纳米粒子的表面活性和吸附能力都很强,极易团聚,因此在使用前有必要对其表面进行改性。本文选用纳米二氧化钛和氧化锌粒子对以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)和聚丙二醇(PPG-1000)为原料的水性聚氨酯进行改性,以期提高聚氨酯乳液和涂膜的性能。在单独用纳米TiO2或ZnO对乳液进行处理前,先分别用醋酸镁和正硅酸乙酯对两者进行无机处理再用有机硅烷偶联剂KH550对无机包覆后的粒子改性。红外光谱结果表明两步处理均很成功;从扫描电镜照片可看出,经过无机包覆后,粒子的团聚情况有所改善。而对质量比为1:1的ZnO和TiO2混合微粒则用油酸进行改性。SEM、接触角及沉降测试结果表明,通过KH550或油酸改性,粒子团聚减少,疏水能力增强,在有机介质中稳定分散的时间大大延长,这些都为其改性WPU乳液提供了基础。采用二元醇分散法合成纳米粒子WPU复合乳液。探讨了r(NCO/OH)、DMPA含量、中和度、微粒加入量等因素对乳液及涂膜的影响,得到TiO2/ZnO改性WPU的最佳配方。涂膜的红外分析说明TiO2和ZnO成功嵌入到了WPU膜中;从X-射线图谱可看出,添加无机粒子后的WPU涂膜仍为无定型结构;热重分析表明加入纳米粒子可在一定程度上提高WPU涂膜的热稳定性;紫外吸收分析表明加入适量TiO2/ZnO能使涂膜的耐候性增强;电化学分析结果显示,TiO2和ZnO粒子的加入增强了涂膜抗腐蚀性。