石墨烯是一种由sp2杂化结构形成的单层蜂窝状碳原子纳米材料,具有良好的电导、机械和热力学特性,与其他填充材料相比,在聚合物中添加少量的石墨烯能够与聚合物之间形成逾渗网络,显著增加了聚合物材料的机械力学和热力学性能。为了提高石墨烯在聚氨酯的分散性,本文对石墨烯的表面进行了改性,通过溶液共混的方式制备石墨烯/聚氨酯复合材料,通过对复合材料进行分析和表征得到下面结论:(1)采用优化的Hummers法制备氧化石墨烯胶体,通过去离子水稀释且超声剥离后制得氧化石墨烯(GO)。通过傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、拉曼光谱仪(Raman)、Zeta电位仪、X射线衍射仪(XRD)、透射电镜(TEM)等对其结构、稳定性和分散性进行了分析,结果发现本实验制备的氧化石墨烯片层较薄且在水中具有良好的稳定性和分散性。(2)将三羟甲基丙烷(TMP)与六亚甲基二异氰酸酯三聚体(Tri-HDI)按照摩尔比1:3充分反应制备出异氰酸酯基(NCO)封端的多支化结构的异氰酸酯中间体A-NCO-6,再将其与聚乙二醇单甲醚(MPEG)按照摩尔比1:6充分反应制得多支化水溶性聚氨酯HBPU。再将HBPU与氧化石墨烯分散液(GO)按固含量10:1充分混合后经水合肼还原制备了一种水溶性功能化石墨烯HBPURGO。并通过傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、拉曼光谱仪(Raman)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)以及Zeta电位仪对其结构、分散性和稳定性进行分析。实验结果表明,HBPU通过非共价键吸附在石墨烯表面,水溶性大分子HBPU为其提供亲水性。通过AFM和FE-SEM发现,RGO在HBPU中具有良好的分散性和界面相容性。(3)通过溶液共混的方式将阳离子型水性聚氨酯(CWPU)与HBPU-RGO分散液混合干燥制备出石墨烯/聚氨酯复合材料薄膜。通过傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、拉曼光谱仪(Raman)、热重分析仪(TG)、差式扫描量热仪(DSC)、X射线衍射仪(XRD)、透射电镜(TEM)、动态热机械分析仪(DMA)以及万能材料试验机对复合材料的结构、热稳定性、分散性及力学性能进行分析。结果发现HBPURGO在水性聚氨酯中具有良好的分散性和界面相容性。当HBPU-RGO的含量为1.0%时复合材料的拉伸强度和杨氏模量与CWPU相比分别增加了95%和134%。