本发明公开一种改性光固化水性聚氨酯丙烯酸酯及其制备方法和应用。本发明首先制备得到TiO2纳米晶囊泡微乳液，然后制备水性聚氨酯丙烯酸酯乳液，最后将两者混合，进行超声分散处理，即制备得到所述改性光固化水性聚氨酯丙烯酸酯。本发明利用表面活性剂对纳米二氧化钛进行表面修饰，将TiO2包覆在阴、阳离子表面活性剂自发形成的囊泡体系中，表面活性剂可吸附在二氧化钛粒子表面，形成双电层，粒子之间产生静电排斥力，从而抑制TiO2粒子的团聚，改善TiO2在水性聚氨酯基体中的分散性。纳米粒子的表面能高，与聚氨酯分子连接紧密，制得的PUA的拉伸强度和伸长率、耐老化性、耐水性等都有所提升。