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本论文主要以改善石墨烯的水溶性,使石墨烯能均匀分散在水性聚氨酯中,从而提高聚氨酯材料的性能。通过将石墨烯进行功能化,然后制备出不同类型和不同粒径的聚氨酯,采用溶液混合法制备出不同石墨烯含量的聚氨酯/石墨烯复合材料,并通过红外、XRD、透射电镜等手段对它们的结构和性能进行测试和分析。主要内容如下:(1)利用聚氧乙烯-聚二甲基硅氧烷嵌段共聚物(PEG-b-PDMS-b-PEG,以下简称PEPS)对氧化石墨烯进行表面修饰,然后用水合肼还原制备了一种水可分散的功能化石墨烯。通过对功能化石墨烯(FGNs)进行微观结构分析,发现FGNs均匀稳定地分散在水中,阻止了石墨烯的堆积。研究了 GO的pH值对氧化石墨烯体系稳定性的影响。发现GO的pH在9.0左右时可得到稳定分散的体系。(2)制备了两种粒径的阴离子聚氨酯,其中粒径大的阴离子聚氨酯和FGNs混合后发生了明显地团聚沉淀,将细粒径阴离子聚氨酯(AWPU)与功能化石墨烯混合制备了 AWPU/FGNs复合体系,通过XRD、TEM等结构和形貌分析发现片状石墨烯在AWPU胶束中均匀分散。TG、DSC等分析发现AWPU/FGNs的耐热、氧气阻隔性能明显提高。当FGNs的含量为2.0wt%时,AWPU/FGNs的峰值热释放速率相比于纯AWPU降低了 33.4%。(3)将阳离子聚氨酯(CWPU)与功能化石墨烯混合制备了 CWPU/FGNs复合体系,研究发现FGNs与CWPU之间有静电相互作用,因此FGNs能更好地分散在CWPU基体中。TEM和SEM的形貌分析发现,FGNs与CWPU具有很好的相容性。导电率测试结果表明,CWPU/FGNs的导电率比纯的CWPU显著提高。通过TG、DSC等测试,结果表明,CWPU/FGNs的耐热性、力学和氧气阻隔率显著提高。