随着全球化石资源的过度消耗、能源危机以及石油基化工产品的使用造成的环境污染和人类健康等问题的日益凸显,人们越来越多的关注生物质资源的开发和使用。在众多的生物质资源中植物油由于来源广泛、价格低廉、可持续等诸多优点成为最受欢迎的可再生资源之一。植物油的脂肪酸甘油酯结构具有许多活性位点,如酯基、不饱和碳碳双键、环氧基团、羟基等,便于化学改性或用于后续合成,理论上具备构建生物基高分子材料体系的结构基础。目前已经有很多科研工作者从事植物油的高附加值应用,如植物油基多元醇和内乳化剂的制备、植物油基聚氨酯、聚醚、聚烯烃的开发和使用。然而在植物油基转化和生物基高分子材料的开发过程中仍然存在诸多问题,如由于植物油的反应位点活性较低导致改性过程效率低下、副产物多;植物油的脂肪酸柔性长链结构及其交联位点少导致高分子聚合物交联密度低,性能无法满足商业要求;植物油基单体和聚合物制备过程中使用大量溶剂等。如何简单、高效的解决这些问题也是植物油化学品开发过程中的一个挑战。针对这些问题本论文主要从以下几个方面展开研究:（1）海藻酸钠/水性聚氨酯半互穿网络结构复合材料的构建及其性能表征以蓖麻油和典型的石油基内乳化剂2,2-二羟甲基丁酸（DMBA）为主要原料通过一锅法成功制备水性聚氨酯乳液,之后与海藻酸钠溶液进行复合得到海藻酸钠/水性聚氨酯复合材料。系统研究了海藻酸钠含量及其形成的半互穿网络结构对复合材料化学结构,热物理性能,热稳定性和力学性能的影响。结果表明,随着海藻酸钠含量的增加,复合材料的储能模量和拉伸强度增加,其储能模量最高可达522 MPa,是水性聚氨酯的4倍;拉伸强度最高可达30 MPa,是水性聚氨酯的3倍多。另外,复合材料的接触角和热稳定性也随着藻酸钠含量的增加而增加。这些性能的提高与引入海藻酸钠大分子提高了交联密度和互穿网络的形成有关。（2）通过分子设计和可控合成,批量制备新型植物油基内乳化剂通过简单、高效、快速的巯基-烯光点击反应,以蓖麻油和N-乙酰-L-半胱氨酸为主要原料成功制备了新型的全生物基内乳化剂。系统研究了光引发剂种类、反应时间和物料摩尔比对反应效率的影响,以及巯基-烯反应机理。在此基础上搭建流动化学装置,实现了内乳化剂的批量制备。结果表明,以2-羟基-2,2-二甲基苯乙酮（1173）为光引发剂,巯基/双键摩尔比为4:1时反应20 min即可实现蓖麻油双键的完全转化。当流动装置的进样器最大流速达到77.17 ml/min时,蓖麻油双键的转化可达到92%。值得肯定的是,新型全生物基内乳化剂与商用的DMBA和DMPA具有类似的化学结构,其分子中的羟基可以实现聚氨酯分子链的扩增,羧基可以作为亲水基团实现聚氨酯在水中的乳化。（3）通过本体预聚和溶液聚合,制备高生物基含量水性聚氨酯及其性能表征以合成的新型内乳化剂和典型的植物油基和石油基多元醇为主要原料,制备了一系列的水性聚氨酯乳液,由于新型内乳化剂和多元醇良好的相容性赋予水性聚氨酯乳液优异的储存稳定性,乳液在实验室环境中长期存放超过2年后状态仍保持不变,并且水性聚氨酯的生物基含量可高达90%。制备的水性聚氨酯涂膜材料具有优异的热物理性能和力学性能,有望代替同类型的石油基水性聚氨酯和溶剂型聚氨酯。植物油基水性聚氨酯及其复合材料开发不仅可以有效提高植物油生物质的附加值,缓解对化石资源的依赖和环境压力,符合可持续和绿色化学的发展需求;而且高性能生物基高分子材料的开发,有望拓宽在粘接剂、涂料、皮革等领域的应用,为新型水性聚氨酯材料的设计和制备提出理论基础和指导意义。