聚氨酯是一种新兴的有机高分子材料被广泛应用于众多领域，而异氰酸酯作为生产聚氨酯的主要原料地位突出，对于异氰酸酯反应活性的研究具有重大意义。异氰酸酯基，由于碳原子与相邻的两边电负性氮氧原子累积的双键作用，使基团具有很强的反应活性，因此异氰酸酯在生产使用过程中极易受到外界环境的影响而变质，开展异氰酸酯基的反应性研究显得尤为重要。针对不同二异氰酸酯的反应性，重点研究了异氰酸酯封闭、解封闭的反应，自聚反应(自封闭反应)，自聚体的热稳定性，以及利用异氰酸酯反应性对金属有机骨架材料(MOFs)多孔材料进行改性等。主要研究工作分述如下：一、异氰酸酯封闭反应研究：采用ε-己内酰胺分别对甲苯二异氰酸酯(TDI)、4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、4,4’-二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)三种异氰酸酯在不同反应条件下进行封闭，利用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)对封闭和解封闭反应过程进行跟踪，研究封闭反应动力学。结果显示己内酰胺封闭TDI为一级反应，己内酰胺封闭MDI、己内酰胺封闭HMDI的封闭反应均为二级反应；己内酰胺封闭TDI、MDI、HMDI反应活化能分别为143.3、0.095、30.4kJ/mol。封闭TDI其在160℃发生解封闭反应，封闭MDI、封闭HMDI反应不可逆。二、异氰酸酯自聚反应研究：从分子模拟的角度出发，模拟计算了三种异氰酸酯MDI、HMDI和3-异氰酸酯基亚甲基-3,5,5-三甲基环己基异氰酸酯，又名异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)在自聚过程中可能出现的自聚体结构类型，得出异氰酸酯在自聚过程中主要生成三聚体的结论。利用FT-IR跟踪二异氰酸酯自聚反应过程中红外吸收特征峰的变化，发现异氰酸酯自聚形成三聚体结构，和理论计算的结果保持一致。MDI、HMDI和IPDI三聚反应动力学的拟合结果得出三者均为二级反应，加入0.05%用量的2,4,6-三(二甲胺甲基)苯酚(DMP-30)为催化剂MDI自聚反应的活化能为26.1kJ/mol，而加入2%催化剂量时IPDI和HMDI的自聚反应活化能分别为13.5和49.9kJ/mol。三、异氰酸酯自聚体的热稳定性研究：分别利用Kissinger法和Ozawa法对MDI三聚体的两个阶段反应活化能进行了计算，得到热降解反应活化能相近，得到MDI三聚体热降解第一阶段反应活化能为200.97kJ/mol，第二阶段热降解反应活化能为260.09kJ/mol。催化合成的MDI三聚体较之MDI单体具有更好的热稳定性。四、异氰酸酯改性MOFs多孔材料：利用异氰酸酯和5-羟基间苯二甲酸甲酯反应，通过皂化/酸化， FT-IR和1H NMR分析结果表明合成了一种新型四羧酸有机配体。利用5-羟基间苯二甲酸和醋酸锌反应制备了MOFs材料，并通过加入MDI、HMDI、IPDI三种异氰酸酯进行改性，FT-IR分析表明异氰酸酯和MOFs发生反应，XRD结果表明其改性前后晶体结构得到拓展延伸。利用TG对MOFs和改性MOFs的热稳定性进行了研究，结果表明MOFs材料具有很好的热稳定性，加入异氰酸酯不能进一步提高其热稳定性。氮吸附结果表明了所合成的MOFs及改性MOFs是介孔-大孔复合型的孔材料，加入异氰酸酯对MOFs材料的介孔和大孔分布有一定影响。