本论文以造纸涂料为研究对象,通过在涂料中添加功能性防水剂研制具有良好防水性能的涂布纸用防水涂料,研究了防水涂布纸的防水性能、涂层结构表征、涂层的耐光性能；研究了功能助剂对涂料的流变性能的影响,并探讨了防水涂层的抗水机理。 研究了在涂布纸涂料中添加选用的三种防水剂和不同颜料配比对涂布成纸性能的影响,通过检测防水剂对涂料性能以及涂层表面的吸水性、油墨吸收性、表面强度、静态接触角和涂布成纸其他性能指标的影响,确定了涂料中最佳防水剂类型、用量及最佳颜料配比。实验结果表明,最佳底涂涂料配方为:GCC/高岭土=60/40,底涂涂料防水剂为2＃防水剂,用量为0.5～1.0份；最佳面涂涂料配方为:GCC/高岭土=20/80,面涂涂料防水剂为1＃防水剂,用量为5.0～7.5份；涂布后成纸的Cobb值达到5～10g/m2,表面强度IGT值大于1.20m/s,光泽度显著提高。 对涂布纸涂层进行SEM、AFM、EPMA/EDS分析的结果表明,涂料中添加了防水剂的涂层比未添加防水剂涂层的表面更加平整,在较高的放大倍数下观察,可以看到涂层中的颜料粒子表面被一层类似薄膜状的物质所包覆,这决定了涂层的防水性能的优劣；涂层的横切面结构致密,涂层与原纸紧密结合,表面平整；添加防水剂后涂层的表面性能得到了改善,降低了涂层的表面孔隙率,从微观上解释了涂层的抗水特性；选定的EPMA/EDS能谱扫描区域内,添加1＃防水剂后涂层表面的C元素含量明显增大,较未添加防水剂涂层表面的C元素含量增大28.61％,其他主要元素均减少,说明涂层表面的有机高分子聚合物增多,覆盖了大部分的颜料粒子,改变了涂层表面涂料组分的分布,使涂层结构更加紧密,形成一层防水涂层。 利用XRD和TEM对所应用的纳米SiO2和纳米TiO2粉体进行了物相表征；采用强化机械分散和超声波分散相结合的方式可以使纳米材料达到较好的分散效果；在防水涂料中添加纳米SiO2和纳米TiO2可以提高涂布纸的耐光性能,结果表明：纳米SiO2用量为0.4份时耐光性能最好,白度和表面强度IGT分别降低7.7％和6.5％；纳米TiO2用量为1.0份时白度和表面强度分别降低6.3％和7.1％。纳米SiO2和纳米TiO2用量与光照射后防水涂层白度的高度线性相关的方程分别为：yS2=78.79867-1.41714xS2和yT2=75.68333+3.25xT2。 研究了功能助剂对涂料流变性能的影响。在中低剪切速率下,涂料的剪切流变行为均可以用Cross模型进行拟合；在高剪切条件下,涂料a、b、c、d可以用Cross模型进行拟合,而添加纳米材料的涂料e、f、g和h则应用H-B模型进行拟合最佳；添加纳米材料的涂料在高剪切条件下,当超过一定的剪切速率时出现剪切增稠现象；探讨了引起添加纳米材料涂料的高剪切表观粘度突变的临界剪切速率γcril;通过动态应变扫描实验确定了不同配方涂料的线性粘弹区,得到了临界应变区域,涂料的线性粘弹区均在0.03％～1.1％应变之间；对涂料进行振荡频率扫描实验,确定了涂料的粘弹特性参数贮能模量G、损耗模量G"和相位角σ。结果表明,除涂料b外,其余7种配方的涂料的相位角σ最大不超过15°,最大相位角正切值不超过0.5,弹性模量G均大于粘性模量G",说明涂料表现出较强的弹性固体特性。研究了防水涂布纸涂层的接触角与接触时间的相互关系,对其进行了线性拟合并得到了高度线性相关方程y(0)=60.896-0.1747x和y(5.0)=94.7105-0.00787x。结果表明：未添加防水剂的涂层的接触角与接触时间之间存在很大的依存关系,而在涂布纸涂料中添加防水剂可以有效的提高涂层的接触角,并且随着接触时间的延长接触角的变化很小。 采用Owens二液法测定涂层的表面自由能,添加防水剂后涂层的表面自由能较对比涂层降低27.3％,σPs/σDs明显减小,表面自由能的极性力σPs降低90.5％；添加防水剂的涂层对水的粘附功下降了35.4％,而对苯的粘附功增大了12.4％,这表明涂层表面的疏水性增强；同时,添加防水剂后,防水涂层对水和苯的界面张力分别是34.5 mJ·m-2和1.8mJ·m-2,说明添加防水剂后涂层呈现出较好的亲油疏水性。 通过对不同涂层的XPS低分辨和高分辨图谱的分析,对涂层表面的化学元素组成及价态分布进行了定性分析。实验结果表明,添加的抗水剂的涂层表面的O、Ca、Si、Al等可能的亲水性基团或粒子的原子百分含量明显降低,O/C比值明显降低,同时N元素含量及N/C比值与防水剂涂膜中的相比明显减小。由此可知,添加防水剂后涂层中亲水的Ca2+、高岭土粒子、CO32-等被封闭,防水剂分子中的亲水基团(含N基团)与之结合,使防水剂中的疏水性基团在涂层表面定向排列,从而提高了涂层的防水性能。