双组分水性聚氨酯涂料是环境友好型涂料,具有成膜温度低、附着力强、耐磨性好、硬度高以及耐化学品、耐候性好,VOC低,性能优于或等同于溶剂型双组分聚氨酯涂料的特点,近二十年得到了很快发展。这种涂料是由含NCO基的多异氰酸酯固化剂和含OH基的水性多元醇组成,其涂膜性能主要由多元醇树脂的组成和结构决定。本论文工作主要分为两大体系。第一部分是丙烯酸酯体系,第二部分是聚酯丙烯酸酯杂化体系。其工作内容如下：(1)采用溶液聚合的方法和胺中和成盐的方式制备了羟基丙烯酸酯水分散体。采用凝胶色谱、红外光谱等手段对分散体的分子量和结构进行了表征。通过分散体的水溶性测试、黏度测试、粒径测试、热储稳定性测试研究了羟基丙烯酸酯分散体在制备过程中羟基单体含量、羧基单体含量、中和剂种类、中和剂用量、分散工艺等对分散体性能的影响。水溶性测试测试结果表明丙烯酸单体含量和中和度对分散体的水溶性有重大影响。羧酸单体含量越高,中和度越大,树脂的水溶性越强。在满足树脂水溶和酸值较低的条件下,优选的甲基丙烯酸单体含量为4%-6%,优选的甲基丙烯酸羟乙酯含量为30%-35%,优选的中和剂为N,N-二甲基乙醇胺,合适的中和度为80%。(2)将羟基丙烯酸酯水分散体和异氰酸酯固化剂于分散机下混合均匀制备了双组分水性聚氨酯涂料。通过耐溶剂擦拭实验、溶胀率实验、盖尔分率实验,以及扫描电子显微镜和差示扫描量热仪等手段研究了不同玻璃化温度的羟基组分、不同NCO/OH比值及不同固化时间对双组分水性聚氨酯涂膜交联密度的影响。耐溶剂擦拭结果表明涂膜的交联密度随着时间增加而增加,在最初的两天交联密度增加幅度最大,7天后涂膜基本上可以达到完全交联固化。溶胀率和盖尔分率实验、红外光谱测试以及SEM测试表明当羟基丙烯酸分散体的玻璃化温度为22℃时,涂膜的交联密度及其他机械性能最佳。当NCO/OH值为1.5-2.0时,涂膜可获得较高的玻璃化温度,交联较完全。(3)采用物理共混的方法,将纳米BaSO4、纳米SiO2、纳米Al2O3材料分别添加到双组分水性聚氨酯涂料中,通过铅笔硬度测试、抗冲击性能测试、光泽度测试、耐磨性测试等方法研究了纳米材料的用量对涂膜机械性能的影响。涂膜的耐磨性随着纳米SiO2含量的增加先增强而后保持不变,由纳米BaSO4和纳米Al2O3制得的涂膜的耐磨性都随着纳米材料的增加而出现先增加后降低的现象。当纳米SiO2的添加量为4%时,涂膜的耐磨性最好。纳米BaSO4的加入对于提高涂膜的抗刮伤性能有一定作用,经过200次砂纸摩擦后涂膜仍然具有95%光泽保持率。(4)利用缩聚聚合原理制备了间苯二甲酸-5-磺酸钠中间体,并用该中间体、羟基丙烯酸酯树脂、多元醇和多元酸进一步制得聚酯丙烯酸酯杂化水分散体。研究了中间体用量、反应温度、羟基丙烯酸酯树脂的投料方式对分散体稳定性的影响,同时还初步探讨了羟基丙烯酸酯树脂的玻璃化温度、用量等因素对涂膜性能的影响。实验结果表明聚酯丙烯酸酯杂化树脂的水溶性受中间体含量的影响,在实现树脂水溶同时又使得涂膜具有良好耐水性的条件下,中间体的合适用量为12%-16%。制备具有良好稳定性聚酯丙烯酸酯杂化水分散体的反应温度为220℃,采用分段加入羟基丙烯酸酯树脂的投料方式可制备稳定性较好的杂化水分散体。羟基丙烯酸酯树脂的玻璃化温度对分散体的稳定性和涂膜性能有影响,当玻璃化温度大于40℃时,分散体表现不稳定；树脂的玻璃化温度为30-40℃时涂料稳定性较好。