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由于国家对挥发性有机化合物(VOC)管控的逐渐增强,水性聚氨酯(WPU)的环保性受到各行业的青睐,使水性聚氨酯的市场需求越来越大,人们期待水性聚氨酯具有更多元化的应用领域。但WPU在耐水性、耐热性及光泽度等方面存在不足,为扩大应用范围,应对其进行改性。聚丙烯酸酯(PA)具有优良的耐水性、耐化学性和基材附着力。因此,用聚丙烯酸酯对WPU进行改性,可制备性能更加优良的丙烯酸酯型水性聚氨酯(WPU)乳液。目前,丙烯酸酯改性WPU的方法主要有:机械共混改性,复合乳液共聚,接枝共聚等。但针对这些方法改性的WPU结构而言,其软段通常不是由聚丙烯酸酯构成,不具有良好的两相结构,并且与一般的聚醚型水性聚氨酯及聚酯型水性聚氨酯结构不同。使用聚丙烯酸酯二元醇作软段,由于其两端带有羟基,可以与异氰酸酯发生反应,因而在聚氨酯主链上引入了聚丙烯酸酯链段,软硬段之间具有良好的相容性,是一种新型的丙烯酸酯改性水性聚氨酯的方法。基于这种方法,进一步研究丙烯酸酯种类以及不同乙烯基单体间的共聚,从而更深一步地研究WPU的改性。本文采用退化碘转移聚合方法(DITP),以丙烯酸酯单体为原料,4,4’-偶氮双(4-氰基戊醇)(ACPO)为引发剂,α,α’-二碘对二甲苯(DIX)为链转移剂,甲苯为溶剂,合成出聚丙烯酸酯二元醇。并使用核磁共振谱图(NMR),凝胶渗透色谱(GPC),基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(MALDI-TOF MS)及傅里叶红外光谱仪(FI-IR)等测试仪器对聚丙烯酸酯二元醇的结构进行表征。以聚丙烯酸酯二元醇为大分子二元醇,与甲苯二异氰酸酯(TDI)反应,并加入小分子扩链剂1,4-丁二醇(BDO)和亲水性扩链剂二羟甲基丙酸(DMPA),成功制备出WPU乳液。使用马尔文激光粒度仪,差示扫描量热仪(DSC)及热重分析仪(TG)等仪器对合成的WPU乳液进行结构表征和性能表征。主要研究内容如下:(1)不同聚丙烯酸酯二元醇的合成及其制备水性聚氨酯分别以丙烯酸甲酯(MA)、丙烯酸乙酯(EA)、丙烯酸正丁酯(n-BA)及苯乙烯(St)为原料,采用DITP的方法合成四种聚丙烯酸酯二元醇,再分别用这四种聚丙烯酸酯二元醇作软段,制备其他条件均相同的水性聚氨酯乳液。通过马尔文激光粒度仪、热重分析仪和差示扫描量热仪等对合成的四种聚丙烯酸酯型聚氨酯乳液进行表征,优化选择最佳的水性聚氨酯乳液。(2)聚丙烯酸乙酯共聚物二元醇的合成及其制备水性聚氨酯聚丙烯酸乙酯(PEA)二元醇作软段合成的聚氨酯胶膜较软,为提高聚氨酯胶膜的硬度,设计将EA单体分别与甲基丙烯酸甲酯(MMA)、苯乙烯(St)及丙烯腈(AN)进行共聚,得到无规共聚物二元醇,再将其作为软段进行WPU的制备,结果表明硬单体的添加使WPU胶膜的硬度明显增大。(3)聚丙烯酸乙酯-聚丙烯酸(PEA-PAA)二元醇的合成及其制备水性聚氨酯聚丙烯酸乙酯二元醇作软段合成水性聚氨酯过程中需要添加亲水扩链剂二羟甲基丙酸(DMPA),而DMPA不易溶于酮类溶剂,使用N,N-二甲基甲酰胺(DMF)作溶剂时DMPA溶解度较高,但DMF在后续过程中较难除去,故合成一种自带一定量羧基的聚丙烯酸乙酯-聚丙烯酸二元醇,从而在制备WPU过程中无需再加入DMPA。