水性聚氨酯具有优异的粘结能力,良好的耐磨性、耐化学品性、出色的耐温变性能,优良的耐低温性能,良好的生物相容性,以及环保无毒的特性,因此,它被广泛用于家具汽车修补涂料、纺织涂层、皮革涂饰、工业涂料、灌浆材料以及汽车内饰和医药载体等广大领域。但是水性聚氨酯在涂膜过程中水分析出缓慢、胶膜耐水性差、聚氨酯易燃,存在火灾隐患等很多不足。磷系阻燃剂具有增塑和阻燃双重功效,它赋予了材料优良的阻燃性能,而且在燃烧时产生的烟量比卤系阻燃剂产生的少,符合人们对环境的要求。纳米二氧化硅能与聚合物发生氢键作用,用纳米二氧化硅改性水性聚氨酯,一方面可以使聚氨酯材料获得新的功能。另一方面可以提高水性聚氨酯的力学性能,热稳定性。本文以聚丙二醇(PPG)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为主要原料合成聚氨酯预聚体,以二羟甲基丙酸(DMPA)为亲水扩链剂,以三乙胺(TEA)为成盐剂、I,4-丁二醇(BDO)为小分子扩链剂、采用阴离子自乳化法合成水性聚氨酯乳液。通过FTIR表明合成水性聚氨酯。采用磷系阻燃剂本征改性水性聚氨酯,将含磷单体二羟甲基氧化磷与扩链剂1,4-丁二醇按不同比例进行复配加入反应体系,得到阻燃水性聚氨酯乳液。通过氧指数、锥形量热测试聚氨酯胶膜的阻燃性,通过热重分析仪测试胶膜的热稳定性,通过扫描电镜观察其燃烧断面,通过EDS和残炭红外分析其阻燃机理。结果表明加入二羟甲基氧化磷后,使得复合材料的极限氧指数得到提高,并且当二羟甲基氧化磷含量为1.12%时,氧指数最高,达到了 27.8%,相比未加入水性聚氨酯的极限氧指数,提高了 54%。加入二羟甲基氧化磷后,复合材料的热稳定性有所提高。本实验采用Y-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)对纳米SiO2进行改性,将不同含量的改性后的纳米二氧化硅分散于PPG中,与IPDI进行反应,得到不同含量的纳米二氧化硅水性聚氨酯复合乳液。通过测量复合乳液粒径、粘度、稳定性以及复合胶膜的吸水率、热重、力学性能、扫描电镜对复合材料进行表征。从复合膜断面的扫面电镜可以看出,在Si02含量低于3%时,纳米粒子都分散得比较均匀,并没有出现大面积的聚集现象。改性改性后的纳米Si02的加入使得水性聚氨酯薄膜的拉伸强度出现先增大后减小的变化趋势,断裂伸长率却呈现先降低后升高的趋势。当纳米Si02的含量为预聚物质量的2%时,拉伸强度达到了最大值为34.55MPa。改性后的纳米Si02的加入使得水性聚氨酯薄膜的吸水率降低。随着纳米Si02质量分数的增大,聚氨酯涂膜的吸水率呈现先降低后增大的趋势。当纳米Si02含量为3%时,薄膜吸水率最低为15.85%。