水性聚氨酯(WPU)是以水作为分散介质的聚氨酯,具有使用安全,绿色环保的优点,但是拉伸强度、撕裂强度和耐水性较差,限制了 WPU的应用。为了改善WPU的性能缺陷,并赋予WPU一些特殊的性能,本课题采用双改性技术,制备了功能型的氧化石墨烯/有机硅改性水性聚氨酯,研究了其结构和性能。主要研究内容如下:以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚四氢呋喃二醇(PTMG2000))、二羟甲基丙酸(DMPA)、1,4-丁二醇(BDO)、三乙胺(TEA)、水合肼为主要原料,双尾型二羟基硅油(DSE)为改性剂,采用预聚体分散法合成了梳状有机硅改性水性聚氨酯(DSE-WPU)乳液,研究了反应指数R(异氰酸酯基含量与羟基含量的摩尔比)值、亲水性单体含量对WPU结构和性能的影响以及DSE含量对DSE-WPU结构和性能的影响。研究结果表明:随着DSE含量的增加,DSE-WPU乳液粒径逐渐降低,疏水性增强,DSE-WPU膜的结晶性降低;扫描电子显微镜-能谱仪分析表明DSE链段易聚集在膜的表面,使得硅链段在聚合物表面的富集率提升一倍;当R值为1.5,亲水性单体含量为5%,DSE含量为15%时,制备的DSE-WPU膜的疏水性、力学性能等综合性能较好。将自制的氧化石墨烯(GO)浆体和DSE-WPU乳液按照一定比例,采用物理共混的方法,制备了 GO和DSE改性的WPU(GO/DSE-WPU),研究了 GO的含量对DSE-WPU膜性能的影响。研究结果表明:随着GO添加量的增加,GO/DSE-WPU膜的耐磨性能和热稳定性提高;最大应力由6.5 N提升到21.1 N;静态水接触角从112.8°提升至130°,疏水性增强;紫外-可见光分光光度计结果分析表明随着GO添加量的增加,GO/DSE-WPU膜的紫外光透过率逐渐降低,最低可低至0,显示出非常优异的紫外线屏蔽性能。以1,10-癸二胺(DMDC)、GO浆体为原料制备氨基化氧化石墨烯(AGO),再以 IPDI、PTMG2000、DSE、DMPA、BDO、TEA 为主要原料,AGO 作为后扩链剂,采用预聚体分散法,制备了 DSE和AGO改性的水性聚氨酯(AGO-DSE-WPU),研究了 AGO对其结构与性能的影响。研究结果表明:AGO共聚到DSE-WPU聚合物分子链之中,可以有效地提高AGO与DSE-WPU聚合物的相容性;和DSE-WPU膜相比,AGO-DSE-WPU膜的应力由19.5N提升到43.4N,断裂伸长率由325.9%提升到529.7%;静态水接触角由112.8°提升至129.9°,疏水性增强;热重分析仪分析表明,和DSE-WPU膜相比,经AGO改性后的AGO-DSE-WPU膜的热稳定性明显高增加;紫外-可见光分光光度计分析表明AGO-DSE-WPU膜的紫外光透过率可降低到0,实现对紫外线的完全屏蔽,可见光透过率可达80%,表现出较好的透光效果。