紫外光固化水性涂料具有安全、无毒、环保、高效、节能等优点而受到重视,是目前涂料行业研究的热点,在木器、皮革、涂饰等方面有广泛的应用;但单一的自由基型紫外光固化聚氨酯丙烯酸酯(UV-WPUA)材料由于受到力学性能差、耐水性不足等缺点影响,且产品价格较高,因而应用受到一定的限制。本课题以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚己内酯二醇(PCL-2000)、二羟甲基丙酸(DMPA)、1,4-丁二醇(BDO)、甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)为主要原料合成了一系列水性聚氨酯丙烯酸酯(WPUA)低聚物,然后与光引发剂进行混合后,在紫外光下引发交联固化成膜,对合成WPUA的工艺进行优化。通过甲苯-二正丁胺法对预聚阶段中的异氰酸酯含量进行检测,优化反应过程的反应温度和反应时间,并讨论了 R值(n(-NCO):n(-OH))、DMPA含量、阻聚剂含量、中和度等因素对乳液性能的影响。结果显示,优化后预聚阶段Ⅰ、预聚阶段Ⅱ、预聚阶段Ⅲ每一步反应所需的温度分别为65℃、85℃、60℃,预聚阶段Ⅰ、预聚阶段Ⅱ、预聚阶段Ⅲ每一步反应时间分别是2.0h、3.0h、5.0h;优化后实验中的R值为1.4,DMPA含量为6.5%,阻聚剂含量为0.05%,中和度为110%时,制备的乳液综合性能较好;光引发剂2959含量为3%时,制备的固化膜固化程度最高。利用正硅酸乙酯(TEOS)在酸性条件下水解制备SiO2,以硅烷偶联剂KH-570对Si02进行改性获得M-SiO2,再与上述最优工艺合成的WPUA预聚物反应,合成一系列的M-SiO2/WPUA低聚物与乳液;与光引发剂2959混合后,在紫外光照射下制备一系列的UV-M-SiO2/WPUA胶膜,测试胶膜的力学性能、热性能等。FT-IR表明改性纳米SiO2成功引入了可进行光固化反应的不饱和双键,M-SiO2成功引入到WPUA低聚物中;结果显示,加入M-SiO2后,M-SiO2/WPUA乳液的平均粒径由21.0nm增大到421.7nm,粒度也逐渐变宽;UV-M-SiO2/WPUA胶膜的硬度由H增大到4H,拉伸强度由1.16MPa增大到3.96MPa,但附着力由0级降到3级,断裂伸长率由379%下降到95%;M-SiOO2/WPUA胶膜相比WPUA胶膜表现出更低的吸水率,但M-SiO2/WPUA胶膜的耐碱性比UV-WPUA胶膜的要差;M-SiO2/WPUA胶膜的接触角随着M-SiO2含量的增加而增大,计算出的表面自由能逐渐减小,疏水性逐渐变好;当M-SiO2添加量为10%时,热降解5%时的温度为235.33℃,相比纯WPUA胶膜提高了 42.5℃,表现出最好的热性能;SEM和AFM分析表明M-SiO2在WPUA膜中分散较均匀,极少部分出现团聚。通过丙烯酸对纳米氧化铝进行改性,再与以上最优合成工艺条件制备出的WPUA乳液进行物理共混,加入光引发剂后,在紫外光下将含有C=C双键的AA/Al2O3接枝到WPUA上,得到AA/Al2O3-WPUA复合膜,采用FT-IR、XRD、SEM、TGA等对胶膜结构与性能进行表征分析。FT-IR表明在Al2O3上成功引入了可进行光固化反应的不饱和双键,AA/Al2O3与WPUA中的不饱和双键在紫外光下发生交联反应;结果显示,添加AA/A1203使WPUA胶膜的结晶衍射峰强度变弱;AA/Al2O3-WPUA复合膜硬度由H增大到5H,附着力由0级降到2级;拉伸强度均有所增大,但断裂伸长率由379%降到145%;在AA/Al2O3添加量为3%时,胶膜的吸水率和乙醇、酸、碱膨胀度分别为10.73%、24.61%、15.72%、3.91%,表现出最好的耐酸碱性;TGA分析结果显示,加入AA/Al2O3后,热降解5%时的温度由192.83℃提高到221.83℃,表明AA/Al2O3-WPUA复合膜的耐热性得到进一步的提升。