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溶剂型硝化纤维涂料，因具有硬度高、干燥速率快、可打磨、易修补、便于施工等优点受到了广泛的应用。但是溶剂型硝基涂料中，挥发性有机化合物（简称VOC）含量过高，使用时易造成环境污染。随着人们环保意识的日益增长，各国环境保护法律法规的日益完善，严格限制VOC排放，环保型水性硝化纤维乳液应运而生。水性硝化纤维(WNC)乳液以水性硝化纤维树脂为基料，均匀分散到水中，满足了VOC含量近乎为零的要求。然而，由于其中存在大量亲水性基团以及硝化纤维树脂本身的缺陷，导致出现分散体系热力学不稳定、成膜后易黄变、耐水性及丰满度不足等问题，以致于其在现有水性涂料中使用极少，从而严重地阻碍了水性硝化纤维涂料的产业化发展。因此，探索性能良好、分散稳定的水性硝化纤维的制备及改性方法，具有良好的经济价值和应用前景。 依据国内外文献，应用“分子设计”的方法，通过正交实验优化配方及工艺条件，制备出具有核壳结构且性能优良的IPDI三聚体型水性硝化纤维。为提高其综合性能，选用蓖麻油对水性硝化纤维进行交联改性，制备出蓖麻油改性水性硝化纤维乳液(CWNC);选用聚丙烯酸酯对水性硝化纤维进行物理共混改性，制备出聚丙烯酸酯水性硝化纤维复合乳液(WNC/PA)。具体工作分为三个部分: (1)研究了选用异弗尔酮二异氰酸酯(IPDI)三聚体与2，2-二羟甲基丙酸(DMPA)、涂料用硝化纤维(NC)为基本原料，通过逐步加成聚合，经三乙胺(TEA)中和，得到含亲水基团的硝化纤维预聚物，经过高速剪切将预聚物分散于水中制备出IPDI三聚体型水性硝化纤维乳液。通过正交试验，研究不同工艺参数对水性硝化纤维乳液的影响，确定最佳合成工艺。探讨了IPDI三聚体型水性硝化纤维树脂的热分解动力学，热分解反应遵从Sigmoidal类型中的随机核化机理。 (2)研究了选用蓖麻油对IPDI三聚体型水性硝化纤维采用交联法改性，制备出蓖麻油改性水性硝化纤维(CWNC)乳液，测试表征蓖麻油改性水性硝化纤维(CWNC)乳液，并探讨改性前后及不同蓖麻油引入量对乳液粒径、微观形态、贮存稳定性，涂膜的吸水率、接触角及耐热性等方面的影响。结果表明:FTIR分析表明水性硝化纤维树脂中成功引入蓖麻油结构;TEM及粒径分析表明，WNC及CWNC乳液胶粒均呈球状，均具有核-壳结构，随着蓖麻油质量分数增大，CWNC的平均粒径逐渐增大，且分布变宽;蓖麻油质量分数大于7％时，乳液的贮存稳定性急剧下降;吸水率及接触角分析表明，由于硝化纤维树脂中引入蓖麻油，涂膜吸水率明显降低，接触角随蓖麻油质量分数的增大而变大;TGA分析可知，蓖麻油的质量分数低于9％时，有助于提高硝化纤维涂膜的耐热性。 (3)研究了选用聚丙烯酸酯(PA)采用机械共混法改性IPDI三聚体型WNC乳液，制备聚丙烯酸酯改性水性硝化纤维(WNC/PA)乳液，通过测试分析聚丙烯酸酯改性水性硝化纤维(WNC/PA)乳液，探索乳液的平均粒径、粒径分布、微观结构及稳定性，水性硝化纤维涂膜耐水性、热稳定性及力学性能等受PA含量不同的变化。结果表明:FTIR测试表明得到目标产物，TEM及SEM分析表明WNC与PA之间相容性较好，涂膜中存在微相分离;当PA的质量分数为30％时，WNC/PA3综合性能优异。WNC/PA3乳液具有优异的稳定性，WNC/PA3涂膜吸水率为11.2％，接触角为92.13°，拉伸强度为10.8Mpa，断裂伸长率为418.6％。