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为了满足人们在生活及其生产中对新型水性聚氨酯（WPU）的需求，改善WPU的耐水性、稳定性，提高WPU的综合性能，开发具有特殊物理和化学性质的WPU和扩大WPU的应用范围，对WPU进行改性并使其功能化成为目前主流的研究方向。本文利用有机氟单体及有机硅单体合成了有机氟和有机硅改性WPU，验证了有机氟及有机硅在改性WPU方面的普适性，并考察了有机氟和有机硅单体对WPU结构和性能影响。将阻燃剂添加到水性聚氨酯中，考察其阻燃特性，扩大其在阻燃材料方面的应用。首先，利用羟乙基封端的聚二甲基硅氧烷（SHG）合成了“内自交联”有机硅水性聚氨酯。通过改变SHG的量得到了一系列硅氧烷改性水性聚氨酯（WPU-Si）。当SHG的含量从0%增加到6%，WPU-Si的粒径逐渐增大；WPU-Si膜的拉伸性能从11.8MPa增加到22.0MPa，断裂伸长率从286%下降到78%；WPU-Si膜的吸水率从8.4%降低到3.6%。TGA结果显示SHG接枝到WPU-Si分子中能够显著提高WPU-Si膜的热稳定性。利用1H,1H,8H,8H-十二氟-1,8-辛二醇（F12）在温和的反应条件下合成了一系列不同含氟量的有机氟水性聚氨酯。当F12含量为2%，有机氟改性WPU表现出优异的物理性能。水接触角从49.5°增大到72°；吸水率从8.5%下降到5.8%；铅笔硬度从HB增大到2H；拉伸强度由11.54MPa增加到18.64MPa。另外，WPU-F还表现出优异的耐玷污性能及良好的热稳定性。利用SHG与F12合成了含有机氟硅的水性聚氨酯（WPU-F-Si）。与有机硅聚氨酯（WPU-Si）和有机氟聚氨酯（WPU-F）相比，WPU-F-Si的各项性能优于WPU-Si和WPU-F。WPU-F-Si的接触角和吸水率分别为91o和3.3%，这高于WPU-Si的接触角（90o）和吸水率（3.7%），也高于WPU-F的接触角（59.5o）和吸水率（7.5）；WPU-F-Si的拉伸强度为20.94MPa，而WPU-Si与WPU-F的拉伸强度分别为19.69MPa和14.57MPa；阻燃性能研究结果表明，WPU-F-Si的热释放速率峰值为340.4kW/m2，这比WPU-Si下降了39.7kW/m2比WPU-F下降了35.1kW/m2。WPU-F-Si的表现出优良的热稳定性及阻燃特性。利用聚磷酸铵（APP）合成了阻燃水性聚氨酯。随着APP含量的增加，水性聚氨酯的点燃时间逐渐延长，点燃时间由29s增大到45s，最大热释放速率由413.2kW/m2降低到314.3kW/m2，APP添加量越大，阻燃效果越明显。水性聚氨酯膜的热稳定性随着APP含量的增加逐渐升高，当APP为25%时，热稳定性最好。在水相中及其温和的反应条件下优化设计新材料，为水性聚氨酯接枝功能单体提供了机会。利用化学合成反应，将生物相容性、抗菌活性、生物活性和可降解性单体连接到水性聚氨酯中将是一个非常吸引人的研究平台。温和的化学反应能克服这些单体由于在非水环境中或高温下不稳定的缺点。这些单体改性的水性聚氨酯可以作为医用水性聚氨酯，在生物医学领域将会有一定的应用前景。另一方面，将阻燃剂添加到水性聚氨酯中，克服了水性聚氨酯易燃的缺点，促进了聚氨酯在阻燃材料方面的应用。