水性聚氨酯因其无污染和绿色环保而被广泛应用。围绕水基聚氨酯树脂性能的进一步提高,论文以漆酚生物质为改性剂,采用化学接枝取代物理共混的方法完成了漆酚对水基聚氨酯树脂的结构改性;开展了氧化石墨烯表面的有机化改性,制备出层间距较大、异氰酸酯改性的石墨烯。采用化学反应将改性的石墨烯接枝到聚氨酯的分子链上,取代了传统的物理夹带复合方式,实现了石墨烯二维粒子对聚氨酯树脂的结构改性。将制备的二维石墨烯粒子杂化聚氨酯树脂高速剪切乳化剪切后,采用电泳工艺涂装成膜,经高温烘烤等工艺制备出具有优异性能的聚氨酯漆膜,改善了水基聚氨酯树脂的性能。论文工作由以下三部分构成:第一部分研究了生物质改性阴极聚氨酯电泳漆的制备与性能。采用逐步聚合的方法创新地在聚氨酯电泳树脂的制备中引入漆酚结构,合成出生物质改性的端羟基型阳离子水性聚氨酯树脂,将该树脂与其它助剂混合制备出阴极电泳涂料。采用热失重分析(TG)、傅里叶变换红外光谱,X射线衍射(XRD)等测试方法,研究了漆酚改性聚氨酯树脂的合成、结构与性能。结果表明,漆酚对聚氨酯主链结构的改性促进了聚氨酯树脂的微相分离,增加了硬段微区内硬段的有序度;随着漆酚用量的增加,聚氨酯漆膜性能,如光泽度、耐酸性和耐丙酮擦拭次数均呈现先增大后减少的规律;当漆酚与1,4-丁二醇的物质的量为到1:14时,漆膜的光泽度、硬度和耐酸性等性能达到最佳,其光泽度为130、铅笔硬度大于4H、耐酸性为43 h、耐丙酮擦拭次数为748次,而且漆酚对聚氨酯树脂的改性改善了漆膜的热稳定性。第二部分开展了异氰酸酯改性氧化石墨烯的研究工作。将氧化石墨烯(GO)溶于N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中,采用超声波辅助手段完成异氟尔酮二异氰酸酯(IPDI)与氧化石墨烯表面的羟基官能团之间的聚加成反应,采用化学接枝的方法制备出异氰酸酯封端的石墨烯浆料。然后将石墨烯浆料进行离心,经洗涤,干燥得到异氰酸酯改性后的氧化石墨烯(IPDI-GO)。采用红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、热失重分析(TG)以及透射电镜(TEM)等检测手段分别对改性前后氧化石墨烯进行表征。当超声时间为6 h时,改性效果最好。XRD结果表明氧化石墨烯的层间距由改性前的1.8?扩大为12.1?。FT-IR和TG以及TEM结果均表明异氟尔酮二异氰酸酯完成了对氧化石墨烯的有机改性,为进一步实现有机无机纳米杂化奠定基础。第三部分创新地研究了石墨烯纳米杂化聚氨酯电泳漆的制备及性能。采用原位聚合的方法以异氰酸酯改性后的氧化石墨烯作为原料,实现水基聚氨酯树脂的纳米杂化改性。将石墨烯二维粒子杂化的聚氨酯树脂与交联剂、有机助剂等混合均匀,剪切乳化后,制得具有二维纳米片层杂化的聚氨酯电泳漆。采用电泳工艺,完成电泳漆在金属器件表面的涂装成膜,湿膜经烘烤工艺后得到具有性能优异的聚氨酯漆膜。采用热失重分析(TG)、X射线衍射(XRD)等测试方法,表征分析了石墨烯二维粒子复合聚氨酯树脂的结构与性能,用透射电镜(TEM)表征了石墨烯在电泳漆中的形态分布,研究了石墨烯添加量对聚氨酯电泳漆膜性能的影响。研究结果表明:石墨烯对聚氨酯主链的结构改性能够促进聚氨酯树脂的微相分离,增加了硬段区硬段的有序度。随着石墨烯用量的增加,聚氨酯漆膜的光泽度、耐酸性和耐丙酮擦拭次数则呈现先增大后减少的规律,导电性逐渐增加。当石墨烯的质量为聚氨酯树脂质量的0.3 wt%时,漆膜的光泽度、硬度和耐酸性等性能达到最佳,其光泽度为128、铅笔硬度为5H、耐酸性为41 h、耐丙酮擦拭次数为786次。石墨烯二维粒子的存在还改善了聚氨酯漆膜的热稳定性。