聚氨酯泡沫是聚氨酯合成材料的主要品种之一，硬质聚氨酯泡沫塑料具有相对密度小，比强度高、热导率低及易与其它部件联接和复合成型简便等优点，广泛应用在绝热保温材料和结构部件材料领域。众所周知，传统的聚氨酯泡沫一般是以氯氟烃化合物（CFCs）为发泡剂进行发泡的，CFCs类发泡剂因其其对大气臭氧层具有破坏作用，现逐渐被禁止使用。人们做了大量的工作，力图开发出新型绿色无氟聚醚及其发泡工艺路线。目前，以水为发泡剂的工艺生产路线由于操作简单，对环境无任何污染而倍受人们青睐。本文对CFC-11发泡替代技术中全水发泡技术路线进行了分析，指出水作为发泡剂存在的优点与不足。着重阐述了全水发泡中几种主要因素，如水的用量以及异氰酸酯指数对泡沫性能的影响。近年来，以纳米SiO₂为基础的有机-无机纳米复合材料得到了广泛的研究，因为这种材料把聚合物的柔顺性、可延性等与纳米SiO₂的热稳定性、高强度、高硬度等性能综合起来。它特殊的微观结构使这种材料具有特殊的甚至是新的性能。本文通过纳米粒子的填充，改变聚氨酯硬质泡沫的性能，探索更有利的发泡工艺条件和配方生产聚氨酯硬质泡沫制品。传统的聚氨酯硬质泡沫塑料容易产生形变，强度和韧度都不太高。通过纳米SiO₂的填充可以提高其力学性能，增大其强度，使聚氨酯硬泡能更广泛的适用于各行各业。在我们的研究中，我们先在以聚醚多元醇为油相的W／O型微乳液中合成纳米SiO₂，然后用这种带有纳米SiO₂的聚醚多元醇与TDI反应，以其中残留的水作为发泡剂，并采用一种新的工艺来制备聚氨酯硬质泡沫（PUF）。实验表明，这种新的制备工艺能很好的解决了泡沫的烧芯、塌陷和收缩等问题。我们研究了工艺条件如搅拌时间、pH值和TEOS用量等对微乳液的配制和纳米SiO₂的合成的影响，以及TDI指数、微乳液中残留的水量、搅拌和催化剂用量等对聚氨酯硬质泡沫制备的影响。合成的聚氨酯硬质泡沫样品的性能通过FTIR、DSC和万能试验机进行测试。从FTIR谱图中可以看出，PUF样品中除了含有氨基甲酸酯基团外，还含有大量的聚脲和胺类化合物。拉伸试验的结果表明用这种方法制得的PUF的拉伸强度得到大幅度的提高，在纳米SiO₂含量为0～2％时，拉伸强度随着纳米SiO₂含量的增大而增大，而且增大的幅度比用共混法制得的PUF的要大得多。热分析的结果表明，所制得的纳米SiO₂含量为2％的PUF的分解温度为360℃，比不含纳米SiO₂的PUF（300℃）的要高60℃。