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随着各国政府对大气中可挥发性有机化合物（VOC）和有害空气污染物（HAP）排放监管力度的加大,传统溶剂型聚氨酯（PU）在涂料、油漆和粘合剂等行业中的应用受到了极大的限制。水性聚氨酯（WPU）作为一种绿色环保高分子材料,因其无VOC、无毒、安全等优点而被广泛应用于粘合剂、涂料和油墨工业中。然而,由于大多数WPU主链上带有亲水离子基团,因此导致WPU涂料应用于木器和轮船等领域时其力学性能和耐水性远低于传统溶剂型聚氨酯。本论文通过优化WPU的配方和制备工艺制备混合型水性聚氨酯;再分别通过氧化石墨烯（GO）和疏水氟化纳米二氧化硅（F-SiO2）对混合型水性聚氨酯进行改性来提高WPU的力学性能和耐水性等性能。主要工作如下:1、HMDI/IPDI和PCDL/PCL混合型水性聚氨酯的制备及性能研究采用丙酮法将混合4,4’-二环己基甲烷二异氰酸酯（HMDI）与异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）、混合聚碳酸酯二醇（PCDL）与聚己内酯二醇（PCL）、三羟甲基丙烷（TMP）和二羟甲基丙酸（DMPA）等原料制备无挥发性有机溶剂的WPU。并通过傅立叶红外光谱仪（FTIR）、接触角分析仪、原子力显微镜（AFM）等测试对OH/NCO的比值（R）、DMPA的含量、TMP的含量、HMDI与IPDI的摩尔比和PCDL与PCL的摩尔比等参数对WPU性能的影响进行了系统研究。研究表明在R为1.35,DMPA含量为5.5%,TMP含量为2.5%,HMDI/IPDI摩尔比为2:1,PCDL/PCL摩尔比为2:1时,制备的WPU乳液稳定性好,WPU涂膜的硬度为H且疏水性好接触角为118.04o,热稳定性最优。2、氧化石墨烯改性水性聚氨酯的制备和性能研究首先采用Hummers法制备GO,然后将制备的GO和HMDI/IPDI和PCDL/PCL混合型水性聚氨酯共混（GO/WPU）,并通过FTIR、力学和摩擦等测试研究不同GO的用量对GO/WPU乳液和膜的影响。研究表明当w（GO）=1.5%时GO/WPU乳液稳定,粒径为1.61μm,GO/WPU涂膜力学性能好硬度达到2 H,抗拉强度达到5.1 Mpa;且GO的添加能够改善GO/WPU膜的热稳定性并降低摩擦系数。3、疏水纳米F-SiO2改性水性聚氨酯的制备和性能研究首先采用溶胶-凝胶法制备疏水纳米F-SiO2,然后将制备的疏水纳米F-SiO2和HMDI/IPDI和PCDL/PCL混合型水性聚氨酯共混（F-SiO2/WPU）,并通过FTIR、力学和接触角等测试研究加入不同含量的疏水纳米F-SiO2对F-SiO2/WPU乳液和涂膜性能的影响。研究表明疏水纳米F-SiO2可以改善WPU涂膜的热稳定性、疏水性以及力学性能,F-SiO2/WPU涂膜的硬度可达2 H,抗拉强度为5.7 Mpa,接触角可达141.15°,第一阶段最大分解温度比纯WPU可高50°C。综合起来,在最佳配比下所制备的混合型水性聚氨酯的硬度为H,接触角为118.04o。经GO和疏水纳米F-SiO2分别改性后的WPU的力学性能、耐水性和热稳定性相较于纯WPU都有所提高,如硬度提高到2 H,最大接触角可达141.15°,最大抗拉强度达5.7 Mpa,这使WPU涂料在木器和轮船等领域可得到广泛应用。