我国石墨矿产丰富，质量优良，产量、出口世界第一，但关于石墨的深度加工技术较为落后。加大石墨产品研究开发力度，提高其附加值已经刻不容缓。石墨烯兼具石墨和碳纳米管的很多优秀性能，被视为新的高性能纳米增强体，为聚合物复合材料带来多方面的性能提升，拓展其应用领域。作为石墨烯前驱体的氧化石墨烯（GOs）具有较高的比表面能，良好的亲水性及机械性能，对光、辐射的反射和吸收作用强，且在水和极性有机溶剂中分散性良好，其成本更是比碳纳米管低得多，以氧化石墨烯作填料与聚氨酯（PU）复合可将二者的优点集于一体，不仅能够赋予复合材料优异的力学、热学、通透和耐老化性能，而且还能使其具有抑菌、光学、导电等特殊功能。本课题采用改进的Hummers法对天然鳞片石墨进行氧化处理制备氧化石墨（GO），超声剥离得到氧化石墨烯，借助UV-vis、SEM、TEM、AFM、Raman、FT-IR和XRD对样品形貌结构进行了表证。结果表明：制备了含有丰富含氧基团（C=O、－OH、－COOH、C－O－C等）的分散性比较好的稳定的氧化石墨烯。通过溶液共混法制得了GOs/水性聚氨酯（WPU）共混膜，并就GOs的加入对GOs/WPU共混膜力学性能、耐水性、导电性、热稳定性、耐老化性等的影响进行了研究，结果表明：GOs/WPU共混膜的抗拉强度比未改性的纯WPU膜有明显的提高，当GOs含量为0.6wt﹪时，共混膜的力学性能最好，大约为纯WPU膜抗拉强度的2倍，但作为补强填料存在的GOs含量的增加，导致了WPU膜断裂伸长率的下降；GOs能显著改善WPU膜的耐紫外线老化性能，在GOs质量分数为0.6wt﹪时，GOs/WPU共混膜的耐老化性能最好，此时耐水性能也最好；0.6wt﹪GOs的加入明显改善了WPU的热稳定性，热分解温度提高了近30℃。通过湿法成膜制备了GOs、酸化CNTs和CNTs改性的PU微孔膜，借助拉伸测试、高阻计等表征手段，探讨了加入的GOs含量对复合PU微孔膜力学性能、电学性能、通透性能、耐老化性能等的影响。结果表明：少量GOs的加入即能显著提高改性PU微孔膜的力学性能，其中GOs加入量为0.1wt﹪时分散性最好，抗拉强度为纯PU微孔膜的2倍；随着GOs、酸化CNTs和CNTs含量的增加，PU微孔膜的吸湿率、孔隙率和透湿量均呈现增大的趋势，一定程度上增强了微孔膜的通透性，其中GOs改性PU微孔膜的通透性改善最显著，在加入量1.0wt﹪时，吸湿率、孔隙率和透湿量最高，与纯PU微孔膜相比，吸湿率增加了466.4﹪，孔隙率增加了153.4﹪，透湿量增加了153.5﹪。此外，在加入0.1wt﹪的GOs时，孔隙率和透湿量也很高，此时PU微孔膜的力学性能最好，通透性也较高，满足了微孔膜通透性能提高的同时维持了微孔膜良好的力学性能；GOs能显著改善PU微孔膜的耐热、耐紫外线老化性能，当GOs含量为0.1wt﹪时，微孔膜的耐老化性能最好。GOs对WPU膜和PU微孔膜的导电性能影响不显著，GOs几乎不导电，只有将GOs还原成为石墨烯，探讨其改性聚氨酯的导电性才有意义。总的来说，GOs对聚氨酯材料整体综合性能的提高最显著，酸化CNTs次之，CNT最差，几乎不起改善作用。皮革涂饰应用实验表明：GOs的加入可以显著改善涂饰皮革的耐摩耗性能；经购买的WPU及自制涂饰剂涂饰后的革样均具有一定的耐折牢度，耐干擦等级都能达到4.5级，除GOs添加量1.0wt﹪的WPU涂层耐折牢度与纯WPU涂层的平齐外，其余经GOs改性的皮革涂层的耐折牢度均优于未改性的皮革涂层；当GOs添加量≤0.6wt﹪时，改性涂层的耐湿擦等级亦能达到4.0/3.5级，优于未改性的WPU涂层。