水性聚氨酯(WPU)以水为分散介质，具有无毒、不燃、环保及节约能源等优点，符合发展现代工业的“三前提”（资源，能源，无污染）及“四E原则”(经济Economy，效率Efficiency，生态Ecology，能源Energy)，其制品具有耐磨、耐低温、耐疲劳等优异的性能，广泛应用于涂料、胶粘剂、皮革涂饰剂、织物整理剂等各个行业。然而，由于WPU中亲水性链段的引入，使得其制品还存在成膜丰满度不够高，耐溶剂、耐化学腐蚀性差，特别是存在着耐水性能不足、机械强度低和成膜时间长等缺点，大大限制了WPU的发展和应用。因此，对WPU进行改性，使其克服性能和应用上的不足特别是提高其耐水性能就显得非常必要而迫切。　　另一方面，从合成WPU的异氰酸酯类原料来讲，在WPU的研究报道中，大多仍然以异佛尔酮二异氰酸酯和甲苯二异氰酸酯为主要异氰酸酯类原料，其它异氰酸酯类型的聚氨酯研究报道相对较少。二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)，由于其分子的规整性，及其特殊的两个苯环的结构，使其作为聚氨酯的硬段具有较强的刚性，有利于聚氨酯中软硬段之间的相分离，增加聚氨酯的物理交联，使其所合成的聚氨酯材料具有较为优异的性能，许多性能优异的溶剂型聚氨酯均采用MDI作为异氰酸酯组分进行合成。此外，与其他二异氰酸酯相比，MDI的价格相对较为便宜，采用MDI为聚氨酯的原料有利于降低WPU的价格和产品推广应用。　　本项目依据固体表面的润湿理论，通过改变固体表面的粗糙度和表面物质的自由能来控制表面的润湿性能，从而达到有效调控固体表面的亲水性能和疏水性能的目的。本文中WPU的疏水化改性路径包括(i)通过原位合成的方法，从聚氨酯链段结构设计出发，通过调控聚氨酯内部的微观相分离结构和构筑聚氨酯表面的微纳结构;(ii)借助微纳粒子之间的尺寸协同效应和大分子自组装，通过喷涂法在WPU胶膜的表面构筑一层具有微纳结构的疏水性膜，使得WPU的疏水性能得到本质性提高。基于以上分析，本文主要采用以下四种方法对MDI基的WPU进行了功能化改性:　　(1)直接利用疏水性端羟基硅油作为反应物，实现WPU的合成及其表面疏水结构的富集。选用廉价的MDI为异氰酸酯类原料，以聚四氢呋喃醚二醇、疏水性的端羟基硅油为二元醇，以1，4丁二醇为扩链剂，以二羟甲基丙酸为内乳化剂合成单组份的WPU，研究了聚氨酯中端羟基硅油的含量对软、硬段相之间的微相分离、涂膜形貌以及硅氧烷链段向涂膜表面富集的影响，进而研究了聚氨酯中端羟基硅油的含量对涂膜耐水性能和透明度的影响。　　(2)利用氟化丙烯酸酯和SiO2纳米粒子对MDI基的WPU进行了协同改性。借助氟化丙烯酸酯改性和SiO2纳米粒子改性相结合，制备了双组份的含有SiO。纳米粒子和不含有SiO2纳米粒子的MDI基的WPU/氟化聚丙烯酸酯乳液，通过控制氟化聚丙烯酸酯和SiO2纳米粒子的含量对复合物涂膜的表面结构和表面性能，包括相分离度、耐水性能、力学性能和表面形貌进行研究和调控。　　(3)利用微、纳粒子之间的尺寸协同效应和大分子自组装对WPU乳胶膜的疏水化改性。利用常规喷涂技术在普通的MDI基WPU胶膜上构造一层具有微纳结构的疏水性膜来提高WPU疏水性能的可行性，并尝试通过在疏水性涂膜中引入功能性的微米尺度的托玛琳粒子和纳米尺度的SiO2粒子，研究了利用它们在尺寸上的协同效应来构造分形的微纳结构的可行性以及它们对涂膜的形貌、耐水性能和耐溶剂性能的影响，与此同时，研究了利用大分子自组装和微米尺度的托玛琳粒子之间的协同效应在WPU胶膜表面构造一层具有微纳结构的疏水性表面的可行性。　　(4)借助反应性CNTs对WPU改性，降低涂膜吸水率，同时赋予WPU良好的导电性能。对CNTs进行了接枝改性处理，并通过原位聚合法将改性后具有反应活性的CNTs作为交联剂引入到WPU基体中，研究了改性后的CNTs的添加量对WPU耐水性能、力学性能和导电性能的影响。