LNG(液化天然气)船建造是国家“十一五”立项的能源战略的重要组成部分,然而该船液货舱使用的耐-163℃的绝热耐低温材料全部依赖国外进口,受上海沪东中华造船(集团)公司的委托,我们开展该耐超低温绝热材料的国产化研究,其材料制备和成型工作已经研制完毕,但在现场使用中发现:水会强烈的影响绝热保温材料的导热系数和材料的使用寿命。但是,水是如何在聚氨酯材料中分布和运动轨迹,国内外尚未有报道。由于水是小分子物质,本身不易直接观测到,加上聚氨酯发泡后结构的复杂性更给研究带来巨大的困难。以往多采用重量法研究水在聚氨酯泡沫扩散吸收问题,无法直观的观测到水在聚氨酯材料中的扩散轨迹,其所获得的研究结论多半是理论推测的结果,其可靠性不能得到保证。因而,采用什么方法研究水分子在聚氨酯中扩散的轨迹,是解决导热系数降低和提高材料寿命的关键问题。本论文为了解决水在聚氨酯中扩散不容易直接观测的难题,采用间接的方法标示水的扩散轨迹,即采用在水中溶解可溶性NaCl的方法,借助显微技术,观测NaCl在聚氨酯中的分布,进而推测水的扩散轨迹。同时,采用光学显微设备、电化学交流阻抗技术分别对硬质聚氨酯泡沫体表面和内部的动态扩散过程进行了研究,提出了水扩散传输模型。在此基础上综合国内外相关领域的研究成果,以影响发泡的两个基本理论—降低表面张力、增加成核点为依据,选用具有不同表面活性的特征硅氧烷和具有异相成核作用的片状填料绢云母及其改性物作为研究对象,采用EIS、SEM、TG、FT-IR、邵A硬度仪、金相显微镜等技术对改性泡沫体系进行表征研究;并将硅氧烷分子结构与阻水效果之间进行关联,进而建立了分子结构与效果之间的关系。本文结论如下:1)通过NaCl示踪,EIS,电化学等技术手段的联合使用,解决了水在泡沫体中吸附位置与扩散轨迹;发现了水传输特殊的毛细结构;结合泡沫体系表面与内部水动态扩散结果,提出了水坍塌扩散的动态机理模型;2)添加硅烷偶联剂可有效延长聚氨酯泡沫耐水扩散时间。其中KH550与KH560在浸泡900h时的阻抗值均大于108Ω*cm2,远长于纯聚氨酯泡沫体系48h时阻抗抗阻值就下降到108Ω*cm2以下。而片状绢云母体系由于相界面的大量增加及闭孔率的下降,在防水方面效果不佳。3)泡孔结构是影响水扩散的重要因素之一。完整泡孔可阻挡水的扩散,但泡孔边缘基体树脂吸水性较大。4)硅烷偶联剂的HLB值与泡沫的耐水扩散时间之间存在关系为:T=952.37268+ 28.71987X- 6.47857X2;T为泡沫浸泡体系阻抗值在108Ω*cm2以上的耐水时间,X为硅氧烷的HLB值。5)通过红外光谱技术并结合化学反应理论分析,硅氧烷的水解交联可起到较好的防水效果,并构建其在泡沫体系中的防水作用模型。同时发现树脂分子链中氨酯键及脲键中的-NH对吸水影响较大,减少其活泼氢的数目可以降低吸水率。