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聚氨酯(PU)由于综合性能出众而被广泛应用于各领域,为了进一步拓宽PU的应用领域,将无机粒子加入到PU中可引起体系微观结构变化,从而改善材料的宏观性能。无机粒子的种类很多,表面结构差异较大,为探讨制备高性能聚氨酯复合材料提供了丰富的物质基础。另一方面可通过改变制备方法来提高聚氨酯材料的某些性能。为了得到扩链方式、交联密度与力学性能之间的关联性,本文研究了扩链方式与聚氨酯微结构的关系,制备具有多种交联密度微区共存或链束共存的聚氨酯材料,简称“多交联型”微结构聚氨酯材料。把利用常规方法制备的聚氨酯或复合材料简称为“均一交联型”。本文在聚醚多元醇(PTMG)—甲苯二异氰酸酯(TDI-100)—3,5-二甲硫基甲苯二胺(DMTDA)体系下,采用预聚法制备了不同微结构聚氨酯材料、聚氨酯/Si02复合材料、聚氨酯/CNTs复合材料,并通过力学性能、耐溶剂性能、DSC、TGA、DMA、SEM及电学性能等测试手段考察了复合材料的各项性能。对于聚氨酯/Si02复合材料,预聚体中-NCO基团含量为5%,复合材料与纯PU相比耐撕裂性能显著提高,并且复合材料的力学性能随扩链系数的增大而增强。DSC测试表明,复合材料硬链段的结晶熔融温度提高；但在本研究体系下,TGA测试表明复合材料的耐热性未有明显改善。DMA测试表明,聚氨酯/SiO2复合材料的储能模量和耗能模量增大,玻璃化转变温度降低,微相分离更好。此外,聚氨酯/SiO2复合材料有较优的耐环己酮极性溶剂性能。以PTMG-TDI-E-300为原料体系的聚氨酯/CNTs复合材料的力学性能优于以PTMG-TDI-TMP+BD为原料体系的复合材料；复合材料的机械强度随预聚体中-NCO基含量增大而增强。导电性测试说明,聚氨酯/CNTs复合材料的导电性随CNTs添加量的增大而增强；以PTMG-TDI-TMP+BD为原料体系的聚氨酯/CNTs复合材料的导电性优于以PTMG-TDI-E-300为原料体系的复合材料,当CNTs含量为1wt%时,复合材料体积电阻率由1011下降到108；复合材料的硬链段含量越高,即预聚体中-NCO基含量越高,复合材料的导电性越差。DSC和DMA测试结果显示,在聚氨酯中加入CNTs粒子,可改善微相分离,从而提高聚氨酯硬链段的结晶熔融温度；复合材料的储能模量和耗能模量增大,玻璃化转变温度比纯PU降低了17.18℃。SEM照片显示,CNTs在聚氨酯中可较好分散。对于不同微结构聚氨酯材料的研究结果表明,“多交联型”聚氨酯材料具有更好的耐撕裂性能和拉伸强度；微结构不同聚氨酯材料的机械强度不同,耐溶剂性能也有较大差异,微相分离程度及结晶晶片完整性也不同。但在本研究范围内,“多交联型”PU材料的耐热性未有明显差异。DMA测试表明,改变扩链方式会改变PU材料分子间的交联网络结构,“多交联型”PU材料的耗能模量增大,玻璃化转变温度降低,微相分离更好。另外,本文还研究了扩链方式对聚氨酯/13X沸石分子筛复合材料性能的影响,考察了不同微结构聚氨酯/13X复合材料的性能。聚氨酯/13X复合材料的力学性能优于纯PU材料；“多交联型”微结构聚氨酯/13X复合材料表现出更佳的耐撕裂强度和更高的扯断伸长率,并维持较好的拉伸强度。DSC和DMA测试结果表明,加入分子筛和改变扩链方式都能进一步改善材料的微相分离,使玻璃化转变温度降低；此外,复合材料的储能模量和耗能模量增大。综合比较不同PU材料的玻璃化转变温度可知,扩链方式和无机粒子均会影响PU软硬链段的微相分离,而CNTs对微相分离的影响最大。