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水性聚氨酯（WPU）是一类用水作分散剂的新型环保材料,由于其环保特性,近年来已成为聚氨酯（PU）材料研究热点之一。通过引入疏水性链段并使之后交联是解决水性聚氨酯耐水性差的途径之一,在常见的天然植物油中,唯一含有三个共轭双键的桐油（TO）正是符合这一要求的理想原料。将TO通过胺解法制备出保留共轭三键的羟基化桐油（HTO）,将HTO引入到WPU分子链中,赋予WPU后交联性能。PU是一类由软段和硬段组成的嵌段聚合物,本文通过选择聚合顺序,将HTO分别引入到PU的软段和硬段结构中。当引入硬段时,HTO结构中的悬垂链,破坏了硬段之间的结晶,使软硬段分离不完全,这也为调节硬段结构提供了选择性;当引入软段时,保留了原来硬段结构,HTO和大分子多元醇组成―大软段‖,对软段结晶产生了影响,使软段对弹性的贡献更加充分,另外影响了分子间相互作用和相结构,进而影响到PU的微观结构和性能。本文研究了桐油基水性聚氨酯的分子间相互作用和相结构特征,并为今后进一步研究其性能提供基础数据,这在聚氨酯基础研究中属于一个创新。本文首次通过选择聚合顺序的方法,合成了含有HTO结构在不同位置的一系列WPU,研究了桐油基水性聚氨酯的分子间相互作用、相结构和氢键特点。将两种羟基化植物油（HVO）,包括羟基化亚麻籽油（HLO）和羟基化棕榈油（HPO）,这两种油和TO相比,双键位置和数量不同。用与HTO结构类似、分子量相近的聚丙二醇（PPG-400）代替HTO制备出对照样品。本工作以聚四氢呋喃（PTMG）为大分子多元醇、以4,4二环己基甲烷二异氰酸酯（HMDI）和异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）为异氰酸酯、以二羟甲基丙酸（DMPA）为水性扩链剂,以乙二胺（EDA）为后扩链剂,将羟基化植物油（HVO）以两种聚合方式引入WPU的硬段和软段,制备了植物油基水性聚氨酯（HVOWPU）,采用红外光谱（FTIR）、核磁共振谱（NMR）、MS、DSC、DMA和AFM等手段对其结构、分子间相互作用和力学性能进行了表征。本文主要研究结论如下:1.以植物油为原料,采用胺解法制备了不同双键含量和位置的羟基化植物油（HVO）,通过分离纯化获得了具有单一结构的目标产物。FTIR和NMR证实了其结构。研究了双键反应特性:在氧气存在条件下,双键的打开速度为HTO>HLO>HPO。随着催干剂用量的增加,HTO打开共轭三键所需的时间减少,当催干剂用量超过3.99%时,HTO打开共轭三烯键所需的时间逐渐变慢。2.制备样品中的FTIR谱带和NMR共振峰,为研究更复杂的PU硬段结构中结晶和氢键（H键）提供了基础数据。3.将含有悬垂链和共轭三键的HTO成功引入到WPU的软段和硬段结构中。同时将分子量相近的PPG-400作为对比样品,取代HTO引入到WPU的软硬段结构中。突出了HTO结构特点,揭示了HVOWPU氢键相互作用和软硬段相容性变化。4.当预聚体R值为1<R<2.5时,乳液储存稳定性较好。温度对HTO引入了WPU软硬段储存稳定性影响不明显。当HTO含量小于21%时,WPU的储存稳定性较好。当4%<DMPA含量<10%时,WPU的吸水率和储存稳定性较好。5.将HTO引入WPU硬段时,HMDI基PU的力学性能优于IPDI型WPU,而将HTO引WPU入软段时,IPDI型WPU的力学性能优于HMDI型WPU。二种异氰酸酯的结构特点决定了DMA损耗峰的高度。而分子间氢键决定了WPU中HTO不同位置,影响了软硬段相容性和分子间氢键。6.将HTO引入软段,硬段的规整性不受干扰,从而使硬段玻璃化温度(Tgh)保持较高温度。将HTO引入硬段,破坏了硬段间的结晶,可显著降低Tgh。结果表明,HTO引入位置比二异氰酸酯结构对所研究组分Tgh的影响更大。7.HTO引入到WPU硬段时,Tgh的顺序HMDI型WPU>IPDI型WPU>PPG型WPU;HTO引入到WPU软段时,软段玻璃化温度(Tgs)的顺序为HMDI型WPU>IPDI型WPU>PPG型WPU。8.样品FTIR的酰胺Ⅱ和酰胺Ⅲ谱带可作为氨基甲酸酯υC=O谱带的重要补充,用于研究PU硬段之间以及硬段和软段之间的氢键相互作用。9.对比样品PPG型WPU,PPG含有醚键在引入到硬段或软段时贡献了额外的H-键受体,从而显著提高了这些软硬段之间的H-键强度和聚合物的相容性。10.当HPO引入到WPU硬段时,其耐热性总体上大于引入到软段WPU,最大分解温度也都有所不同。HLO加入WPU软段时,其最大分解温度随着HLO的含量增加而减小,HLO加入WPU硬段时,最大分解温度随着HLO的含量增加变化不大。HVO加入WPU软硬段时,热分解大致分3个阶段进行。第1阶段在190～250℃范围内降解,主要为聚氨酯硬段断裂分解;第2阶段的降解在250～380℃,主要为PU分子链上软段的分解;第3阶段的降解在380～500℃,主要是PU分子链上碳碳键的分解。HVO引入WPU软段时,平均体积粒径要小于引入WPU硬段的粒径,PPG引入WPU软段和硬段时的平均体积粒径,又比HVO引入WPU软硬段时要小。利用AFM研究发现,HVO加入WPU软段时,相分离程度比加入WPU硬段要大。本文的研究对于丰富和发展对基于HVO的WPU的认识具有重要意义。除了学术创新外,还可以为进一步发展基于HVO的WPU提供基础理论数据,促进我国WPU新材料的开发和应用。