水是最理想的环保型聚氨酯（PU）发泡剂,但水发泡PU硬泡具有压缩强度低、导热系数高、耐热老化性差（导热系数随温度的升高而明显增大）等不足。引入无机粒子制备有机无机杂化PU硬泡是克服上述缺陷的有效方法。本文通过溶胶—凝胶法和原位缩合法制备了水发泡有机无机杂化PU硬泡,并且通过实验研究和数学模拟计算相结合的方式,探究了两种方法在水发泡体系中影响PU硬泡压缩强度和导热系数的机理。首先,应用自制界面剂控制硅溶胶粒径,得到了一种以聚醚多元醇为分散介质的聚醚基硅溶胶,并制备了高强度二氧化硅（SiO₂）/PU杂化硬泡。通过粒径和红外测试,研究了界面剂稳定硅溶胶的机理。通过发泡反应特性测试、电子显微镜观察泡孔结构和PU硬泡的压缩强度测试,考察了溶胶—凝胶生成的SiO₂对PU泡孔结构的影响,并结合数学模拟计算结果,探讨SiO₂对PU硬泡的增强机理。通过导热系数测试,研究了SiO₂和温度对PU硬泡导热系数的影响,并结合两种数学模型模拟计算的结果,以及高低温度下闭孔率测试、吸水率测试,尺寸稳定性测试的结果,探讨了SiO₂影响PU硬泡热老化性能的机理。结果表明,界面剂是通过氢键作用来抑制硅溶胶缩合,溶胶—凝胶生成的SiO₂并未增强PU基质,而是通过调整泡孔结构来提高泡沫压缩强度,当硅溶胶含量（以理论生成SiO₂在聚醚多元醇中的质量分数计）为8wt%时,压缩强度提高了约50%。在较高温度下,闭孔泡沫间存在对流传质从而大幅降低水发泡PU泡沫热老化性能,SiO₂是通过抑制CO₂在PU基质中的透过率和提高闭孔率来提高泡沫的热老化性能和降低导热系数。当SiO₂含量为8wt%时,闭孔率最高、导热系数最低、热老化性能最好。在此基础上,制备了一种可以缩合交联的泡沫稳定剂（CFS）,以此泡沫稳定剂与市售泡沫稳定剂联合使用,通过原位生成的方式制备粒径更小,粒子堆砌更加致密的SiO₂/PU杂化PU泡沫材料,研究了更小的粒径以及更加紧密的堆砌是否更有利于泡沫压缩强度、热老化性能和阻燃性能的提升,并探讨了对应的机理。结果表明,原位生成的SiO₂粒子影响泡沫压缩强度和热老化性能的机理与溶胶—凝胶体系相同,但是更小的粒径以及更加紧密的堆砌能够更加高效的提升泡沫压缩强度、热老化性能和阻燃性能。较未改性的泡沫相比,当SiO₂为3wt%时,压缩强度最高提升约50%、导热系数最低、热老化性能最好。SiO₂含量为6wt%时,泡沫阻燃性能显著提高。