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防污涂料对海洋生态环境的威胁是海洋防污研究亟待解决的难题。在众多解决方案中,基于响应生物繁殖特征的受控释放机制成为防污涂料切实可行的研究方向,但是一直以来未受关注。本论文聚焦于细乳液聚合制备包覆防污剂4,5-二氯-2-正辛基-4-异噻唑啉-3-酮（DCOIT）纳米囊,设计含温度敏感组分正丙基丙烯酰胺的壳层结构,借助壳层聚合物内水分子结构的动态变化,实现防污剂释放速率受温度控制。同时基于防污涂料应用环境,围绕包覆壳层聚合物的溶胀结构展开模拟研究,研究聚合物平衡溶胀结构、溶胀聚合物物理性质、溶胀体系动力学性质、含水的局部动力学性质,探索防污剂分子在溶胀聚合物中扩散和影响因素,在分子层次对包覆防污剂释出行为受温度控制作出解释。论文工作包括以下几个方面:1、细乳液聚合制备壳层为甲基丙烯酸甲酯（MMA）/甲基丙烯酸正丁酯（n-BMA）/甲基丙烯酸（MAA）/正丙基丙烯酰胺（NNPAAm）共聚物纳米囊。用红外光谱和核磁共振氢谱研究纳米囊壳层结构,确定壳层聚合物为P（MMA-co-n-BMA-co-MAA-co-NNPAAm）;分析表面活性剂对纳米囊粒径的影响,确定纳米囊粒径范围;通过动态光散射仪分析纳米囊粒径与温度的关系和XPS研究纳米囊表层元素分布,发现正丙基丙烯酰胺组分随机分布于壳层聚合物而不是两端,确定壳层结构含水量是决定包覆物质受控释放的基础。采用TEM表征纳米颗粒结构,从热力学角度研究MMA、n-BMA、MAA和NNPAAm单体对纳米囊颗粒形态结构的影响,最后确定壳层含正丙基丙烯酰胺组分纳米囊的反应单体。2、研究纳米囊壳层聚合物的水合结构以及三种结构水来阐述壳层的温度敏感机理。通过分子动力学模拟研究聚合物平衡溶胀态,发现聚合物含水量高达26.96%;分析溶胀过程中水的溶剂化自由能、水在极性原子周围的分布以及三态水结构,发现极性原子与水之间范德华力主导溶胀过程,水分子在羰基氧原子附近形成水合层,并缔结氢键。而且溶胀过程如下:水分子优先接近羰基氧原子形成氢键和亲水水合层,随着两者间达到饱和,溶胀达到平衡。与之同时,采用FT-IR表征含水PNNPAAm,确认低温下羟基特征峰位于3365.93 cm-1,而高于22.5℃时,特征峰左移至3377.67 cm-1,与非冻结水转化为自由水,羟基特征峰向高波数移动一致;DSC分析进一步发现壳层聚合物存在可冻结水与自由水,其比例随含水量的变化,与溶胀聚合物中三态水的分布相一致。3、进一步模拟处于平衡溶胀时防污剂分子的扩散行为。首先模拟聚合物比体积随温度变化,发现溶胀使Tg下降值在21.72-14.4 K之间,随MMA组分线性变化;处于平衡溶胀,吸附水的动力学性质几乎与本体水一致;进一步分析三种结构水,显示自由水和可冻结水动力学性质与本体水一致,而非冻结水归因于弱极性基团,因此水分子整体上可以自由进出溶胀聚合物。分析聚合物在干态与溶胀态下自由体积,特别是干态-溶胀结构,当克鲁利（Connolly）半径为1.0?时,其自由体积比干态结构大3.62倍,以防污剂等价半径3.8?计算,自由体积仅仅从12,000?3下降到7,800?3;结合水动力学性质高于链段两个指数,说明溶胀能产生容纳防污剂的空间。最后分析防污剂一维均方位移,发现溶胀聚合物仅处于高弹态,防污剂才出现有效扩散。4、在成功制备纳米囊基础上包覆防污剂,释放试验结果表明包覆DCOIT释出受温度控制。通过XPS研究未包覆防污剂纳米囊、包覆防污剂纳米囊、蚀刻120 s包覆防污剂纳米囊和释放实验的纳米囊的表层中氮、氯与硫三种元素分布,认为防污剂包覆于纳米囊芯核。采用高效液相色谱测量防污剂包覆率,研究细乳液聚合中甲基丙烯酸、十六烷、交联剂以及防污剂用量对包覆率的影响,确定包覆防污剂的细乳液聚合反应最佳实验配比,包覆率高达89.16%。最后研究不同环境温度下包覆防污剂释放性能,发现在294-307 K范围内,释出速率成倍增加,释出速率突增温度点与NNPAAm组分相变温度一致,证实防污剂释出行为受环境温度控制,壳层聚合物所含三态结构水比率变化很好的解释了受控释放机制。