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聚氨酯高分子材料因其优异的力学性能及低廉的价格被广泛应用于不同的工业生产中,尤其是浇注型聚氨酯材料,常被应用于制作大型构件,如传送胶辊、研磨设备的内衬和外衬材料等。但是,作为各种设备的力学支撑材料,聚氨酯在工作环境中将不可避免地承受各种频繁的应力载荷而使其发热。由于其自身导热性能差,热量难以从材料表面扩散到环境中,致使温度升高而导致聚氨酯材料软化、蠕变。若长期处于高温的工作环境下,将会降低其力学性能,进而,影响设备的工作效率和使用寿命。因此,开发具有一种具有优良导热和力学性能的聚氨酯基纳米复合材料已成为其应用研发的重点之一。超细石墨、氧化石墨烯及六方氮化硼纳米颗粒均为具有高热导率且能够补强高分子材料力学性能的无机填料。但是,采用浇注法制备添加此类无机填料颗粒的聚氨酯基纳米复合材料过程中所存在的主要问题表现为:若不采用或采用不适宜的改性和分散方法,难以有效地将无机填料颗粒分散并掺入于高黏度的聚氨酯预聚体中,从而,难以制备出导热和力学性能优良的聚氨酯基纳米复合材料。另外,目前,有关添加无机填料颗粒的聚氨酯基纳米复合材料主要是掺入单一无机填料颗粒来改善其导热和力学性能,但鲜见有关二种或二种以上无机填料颗粒共掺制备的聚氨酯基复合材料的研究报道。首先,本论文选用超细石墨、氧化石墨烯（GO）及六方氮化硼（h-BN）纳米颗粒作为聚氨酯基复合材料的无机填料,并采用一种硅烷偶联剂KH-550对无机填料颗粒进行表面改性处理。采用激光粒度仪、扫描电子显微镜和红外光谱对硅烷偶联剂改性前后无机填料颗粒的粒度分布和颗粒表面性质进行测试表征和分析。激光粒度仪和扫描电镜的测试结果显示,经表面改性处理后的颗粒分散性较好,未出现明显团聚现象。这可归因于偶联剂有机亲油基团分子包覆在无机颗粒表面,提高了其与聚氨酯基体的相容性,从而减少了无机颗粒在聚氨酯基体内的团聚。另外,红外光谱的分析表明:相对于未改性的无机填料颗粒,改性后的无机填料颗粒在波数分别为900-1100 cm-1处以及2850-3000cm-1处均出现了硅烷偶联剂的吸收峰,这说明硅烷偶联剂分子可有效地包覆无机填料颗粒表面。随后,采用一种立式高能量密度介质搅拌磨在添加一种非离子型有机分散剂Trition X-100情形下,将改性后超细石墨、氧化石墨烯、六方氮化硼纳米颗粒以及六方氮化硼纳米颗粒/氧化石墨烯分别地分散混合在浇注型聚氨酯预聚体中,而后加入扩链剂交联,制备了添加不同改性无机填料颗粒的浇注型聚氨酯基纳米复合材料。采用扫描电子显微镜、激光导热仪、耐磨试验机以及Shore硬度计对样品的分散性、导热及力学性能进行表征和分析。较为详细地研究了分散方法（即,常规机械搅拌和介质搅拌磨）和介质搅拌磨工作参数（即,搅拌器转速、磨珠尺寸、搅拌分散时间）以及分散剂种类和用量对制备的聚氨酯基复合材料的热扩散系数、热导率、磨损率及Shore硬度的影响。结果表明:相对于采用机械搅拌进行分散,若选用1.0-1.2 mm的钇稳定氧化锆磨珠、搅拌器转速为3000 rpm的介质搅拌磨分散60 min后,能够使无机填料颗粒较为有效地分散混合在浇注型聚氨酯预聚体,所制备的聚氨酯基纳米复合材料的导热及力学性能优良。这可归因于在添加非离子型有机分散剂Trition X-100下,介质搅拌磨中磨珠的三维激烈运动对无机填料颗粒强烈的剪切、挤压和冲击应力能够促使改性后的无机填料颗粒均匀分散并相容混合于聚氨酯基体中。再者,本论文分别探究了单一掺入改性超细石墨、改性氧化石墨烯和改性六方氮化硼纳米颗粒或混合掺入改性六方氮化硼纳米颗粒/氧化石墨烯以及各自掺入量对聚氨酯基纳米复合材料的导热及力学性能的影响。采用激光导热仪、耐磨试验机、Shore硬度计及红外热成像仪对样品的导热及力学性能进行表征分析。结果表明:单掺或混掺上述改性无机填料颗粒均可提高聚氨酯基复合材料的导热性能。单掺入15.00 wt.%超细石墨、1.50 wt.%氧化石墨烯或10.00 wt.%六方氮化硼纳米颗粒的热导率分别为0.481 m W K-1、0.489 m W K-1以及0.433 m W K-1。但单掺入上述三种无机填料颗粒对聚氨酯基复合材料的力学性能（即,磨损率和Shore硬度）提升不明显。混合掺入改性六方氮化硼纳米颗粒/氧化石墨烯可以显著地提高纳米复合材料的导热性能,当混合掺入10.00 wt.%改性六方氮化硼纳米颗粒和2.00 wt.%改性氧化石墨烯时,其热导率为0.671 m W K-1,相比于纯聚氨酯提升了187.98%;且其力学性能优良,磨损率和Shore硬度分别为2.33%和90,相比于纯聚氨酯分别降低了7.91%和提高了3.45%。这归因于掺入上述具有高导热率的无机填料颗粒,可以在聚氨酯基体内构建一种“导热快速网络”,以提高聚氨酯基复合材料的导热性能;同时,混掺的改性六方氮化硼纳米颗粒和氧化石墨烯还可阻止基体内微裂纹的扩展,以协同补强聚氨酯基复合材料的力学性能。另外,还采用等效介质模型分别计算和分析了未改性或改性超细石墨、氧化石墨烯或六方氮化硼纳米颗粒与聚氨酯基体界面的Kapitza热阻率。分析表明,相对于未改性纳米无机填料颗粒,采用改性纳米无机填料颗粒可有效地降低其与聚氨酯基体界面的热阻率。最后,本论文给出了通过实验和分析所获得结论以及今后工作展望。