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聚氨酯弹性体由于其特殊的微相分离结构和软硬两相结构,使之具有优异的性能；而梯度功能材料能够根据需要,制备出性能更为优异的非均质材料。将聚氨酯弹性体与模量梯度理念相结合,可制备出新型的聚氨酯模量渐变材料,其弹性模量可在非常宽的温度范围内连续渐进的变化。本课题以低聚物二元醇、芳香族二异氰酸酯为原料,在环氧-胺络合催化剂存在下发生本体环三聚反应,制备出一种聚氨酯模量渐变材料。通过FTIR、1H-NMR、GPC对所制备产物的结构进行了表征：通过对其静态力学性能、动态力学性能(DMTA)、热性能(DSC、 TG)、结晶性能(XRD)等的测试,对产物的宏观性能进行了表征。1.两步法制备聚氨酯模量渐变材料的研究通过FTIR、1H-NMR以及GPC对端NCO基聚氨酯预聚体(PUP)及聚(氨酯-异氰脲酸酯)网络(PUI)的结构进行了表征,证明了成功制得预期产物。DSC与DMA结果表明,PUI的玻璃化转变温度Tg在41℃附近,储能模量能在-50-200℃范围内从109MPa-108MPa渐进平滑的变化,tanδ所对应松弛峰强度随着交联点含量的增加从1.1最终降低至接近O。TGA与力学性能测试结果表明,随着聚合物网络结构中交联点的增多,PUI的热稳定性、拉伸强度、拉伸模量、硬度随之提高,其残炭率可由3%提升到15%,拉伸强度可由0.5MPa升至50MPa,拉伸模量可由1MPa提升到2000MPa。而断裂伸长率大幅降低。压缩应力松弛曲线表明随着交联点的增多,减缓了应力松弛过程。此外,通过使用不同种类的二异氰酸酯来改变交联网络中交联点的结构；通过改变低聚物多元醇长度,从而控制交联结构中线性链长度;在进行环三聚反应时,通过调节加入二异氰酸酯与PUP之间的比例,进而调节所得聚合物网络中柔性结构与刚性结构(异氰脲酸酯环及其相连的芳香环)的比例。以此调控聚合物材料的机械性能。2.一步法制备聚氨酯模量渐变材料的研究通过NCO%的化学滴定以及红外追踪证实了一步法制备聚(氨酯-异氰脲酸酯)的可行性；红外谱图证明了一步法能够成功制备PUI;通过红外追踪的方法确定了最优的固化方案,为阶梯式升温固化80℃/4h+100℃/2h(+120℃/2h+140℃/2h+160℃/2h);通过力学性能测试、压缩应力松弛测试、DMTA、TG等测试可以发现：随着R值的增加,PUI的储能模量随温度的升高下降趋于平缓,可只在1个数量级内(109-108MPa)变化;拉伸强度能在0.5MPa到46MPa变化；耐热性、拉伸模量、硬度、密度也得到了相应提高,而材料的断裂伸长率和tanδ相对降低。总之,通过一步法制备的聚合物网络的化学结构和基本性能和传统两步法所制备的是大致相同的。