随着环保意识的增强,绿色安全的水性聚氨酯(WPU)受到越来越多的关注。但是由于WPU分子链中含有亲水的离子基团,导致其力学性能、耐水及其它有机溶剂的能力较传统聚氨酯材料差,丙烯酸酯可以很好地弥补这些缺点,因此常通过将两者复合,实现优势互补,得到性能较优的改性水性聚氨酯材料。本文以甲基丙烯酸甲酯(MMA)对水性聚氨酯进行改性,合成了多元醇结构不同的甲基丙烯酸甲酯改性水性聚氨酯(WPUA),研究了多元醇结构对复合乳液乳胶粒形态、胶膜结构及性能的影响;然后通过改变乳液聚合过程中MMA的投料量,制备了聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)含量不同的WPUA复合乳液,深入研究了 PMMA对WPU相结构的影响及力学性能的调控作用。首先,采用聚碳酸酯二元醇(PCDL) /聚己二酸丁二醇酯二元醇(PBA) /聚氧化乙烯二元醇(PPG)分别与IPDI反应,制备了一系列水性聚氨酯乳液,然后通过核壳乳液聚合将MMA引入聚氨酯乳胶粒中,得到甲基丙烯酸甲酯改性水性聚氨酯复合乳液,乳液经干燥成膜后得到不同的样膜。应用透射电镜(TEM)、Zeta纳米粒度仪及旋转黏度计对WPUA乳胶粒形貌、粒径和乳液黏度进行了测试与表征,通过ATR-FTIR、吸水率测试、浸泡测试、万能材料试验机、紫外-可见光谱仪和热重分析对WPUA膜的结构、耐介质性、力学性能、物理老化行为及耐热性进行了研究。结果表明多元醇的组成结构会影响WPUA乳胶粒的形态,进而影响形成的WPUA膜的性能。WPUA-PCDL乳胶粒的核壳结构明显,其膜的耐酸性、耐老化性和力学性能较好。此外,同样借助核壳乳液聚合法,合成了一系列WPU/PMMA质量分数不同的PCDL基WPUA复合乳液。研究得出,由于PMMA组分的引入破坏了硬段间的氢键作用,PMMA含量的不同对聚氨酯的相结构有不同程度的影响。采用TEM研究了分散粒子的形态,借助调制DSC (MDSC)、原子力显微镜(AFM)、小角X射线散射(SAXS)、动态力学分析(DMA)及流变技术研究了胶膜的微相分离结构。力学性能测试结果表明,随着PMMA含量的提高,膜的拉伸强度和应变硬化模量增大,但断裂伸长率降低,WPUA中PMMA区的塑性形变仅导致了膜在低应变条件下弹性回复的损失。当PMMA含量为20 wt%时,WPUA性能较优,其膜在拉伸时,保持较高断裂伸长率的同时表现出明显的屈服行为,并且在发生大形变后依旧具有很好的弹性。这种通过引入PMMA组分提高水性聚氨酯的弹性及其它性能的方法,可以拓宽其在环境友好型热塑性弹体领域中的应用。