水性聚氨酯(WPU)的新兴,既符合当前提出的树脂绿色低碳化,也凭借合成中无毒、VOCs排放量少、环保低耗等一系列优点,逐渐受到科学界、产业以及消费者的关注。但与传统聚氨酯材料相比,水基PU存在着如强度机械差、不耐水等一系列缺点。因此,研究新型的水性聚氨酯来改善已存在问题和探索其潜在应用具有现实意义和实际价值。鉴于氧化石墨烯(GO)优异的性能、易修饰等优势,通过对其表面的含氧官能团进行功能化修饰,然后通过溶液互混或原位聚合的方式掺入到水性聚氨酯本征中,合成出新型杂化聚合物并对其进行一系列如热稳定性、机械拉伸、表面疏水能力等性能表征,表征手段包括傅立叶全反射红外(FT-IR)技术、拉曼光谱仪(Raman)和X射线衍射仪(XRD)、热重分析(TGA)、透射电镜(TEM)、拉伸试验、原子力显微镜(AFM)、扫描电子显微镜(SEM)和静态接触角等。论文主要内容如下:GO改性WPU体系:首先制备出氧化石墨烯,依靠层数较少的氧化石墨烯表面的亲水基团及片层之间不易团聚的优势,来提高GO与WPU之间的相容性及其分散性。之后在水性聚氨酯高速乳化阶段以物理方式混入自制的少层氧化石墨烯分散液制备出GO/WPU复合材料。最后对所得材料进行了热稳定性、机械强度等的测试。结果表明:氧化石墨烯能够稳定分散在水性聚氨酯中;添加0.20 wt%GO可将复合WPU的拉伸强度增大14.00 MPa,同时复合材料的热稳定也有所提高。氨基化石墨烯改性WPU体系:在GO表面功能化修饰上3-氨丙基三甲氧基硅氧烷(APTMS)而获得氨基化石墨烯(APTMS-GO)。依据APTMS-GO上含活泼氢的官能团,如原有的含氧基、后来修饰上的—NH2,与PU预聚体端位上或游离的—NCO之间可发生的反应,原位聚合制备出氨基化石墨烯型水性聚氨酯(APTMS-GO/WPU),并通过热重和拉伸试验等手段研究了材料的热、机械等性能。结果显示:引入0.33 wt%APTMS-GO可将复合材料的拉伸强度提升至28.96 MPa。此外,0.22 wt%复合材料的初始热降解温度Td5也相应提高了34 ℃。聚倍半硅氧烷化石墨烯改性WPU体系:首先利用八氨基丙基笼型倍半硅氧烷(OapPOSS)通过酰胺化反应来功能化改性GO,制备出新型无机纳米杂化材料OapPOSS型石墨烯(OapPOSS-GO)。再依据OapPOSS-GO上已修饰的—NH2或原有的含氧基团与WPU预聚体链段端位或游离的—NCO之间的化学反应,原位聚合制备出八氨基丙基笼型倍半硅氧烷化石墨烯改性型水性聚氨酯(OapPOSS-GO/WPU)复合材料,并通过热重、拉伸测试以及接触角测试考察了OapPOSS-GO/WPU复合材料的热、机械和疏水等性能。研究结果表明:引入0.30 wt%OapPOSS-GO可使OapPOSS-GO/WPU的拉伸强度提升至27.80 MPa;0.50 wt%OapPOSS-GO/WPU第一降热解阶段也由245 ℃延迟到了288 ℃;同样OapPOSS-GO的掺入在改变WPU表面粗糙度的同时也在其表面引入了低表面能的Si元素,最终实现了复合材料的表面疏水性。