水性聚氨酯作为一种性能优越的高分子材料，本身具有很多独特的性能，并且在越来越多的领域得到应用。但是聚氨酯本身也存在许多缺点，因此通过纳米材料改性聚氨酯可以显著提高其性能。石墨烯自发现以来因其独特的性质，被认为是制备纳米复合材料很好的添加剂。因此本实验针对石墨烯本身的稳定性，且聚合过程中容易团聚的特点，首先对氧化石墨烯进行表面插层改性，使之能很好地分散在有机溶剂当中，最后与水性聚氨酯乳液成功复合制备聚氨酯纳米复合材料，并对材料的性能进行了测试。实验内容主要有：（1）首先选用Hummers方法制备氧化石墨，使用TEM、XRD和傅里叶红外分析（FTIR）对氧化石墨形成前后的结构及形貌进行了表征。结果显示氧化石墨片层上存在大量的含氧基团如羰基、羟基、羧基、环氧基等，这些极性基团的存在使得氧化石墨具有很好的亲水性。（2）用过量异氰酸酯(TDI)对制得的氧化石墨进行表面化学处理，使氧化石墨表面成功接入苯环跟-NCO基团。结果表明TDI对氧化石墨烯片层之间形成一定的插层作用，同时可以与其表面的羟基、羧基等反应，由于TDI大量过量，处理后的氧化石墨表面含有-NCO基团，并且可以利用该功能化基团制备含其他功能化基团的氧化石墨烯或者石墨烯跟聚合物之间有化学键连接的功能高分子纳米复合材料等。最后进行的分散性实验得出，该功能化石墨烯可在有机溶剂如DMF、NMP、MEK、DCM等中稳定地分散。（3）利用IPDI及TDI作为二异氰酸酯，以PBA为低聚二元醇，以DMPA为亲水单体分别制备了两种不同硬段结构的聚氨酯预聚体，加入不同质量分数的上述功能化石墨烯搅拌均匀，然后加入三乙胺中和后加水高剪切分散得到水性聚氨酯石墨烯纳米复合乳液，最后对乳液的热稳定性及其膜的力学性能进行研究。发现功能化石墨烯的加入，极大地提高了聚氨酯的力学性能跟热稳定性能。