与传统的有机溶剂型聚氨酯相比,水性聚氨酯(WPU)具有无污染、无毒、不燃等优点。而纳米氧化锌(ZnO)作为一种多功能无机纳米材料,在很多领域有着广阔的应用前景,尤其是在与人类健康密切相关的光催化降解有机污染物和抗菌方面有着独特的优势。因此,将纳米氧化锌添加到水性聚氨酯中预期能制备得到性能优越的复合材料。本论文通过简单水热法调控反应条件制备了氧化锌纳米棒、纳米针、纳米片、纳米颗粒、六方板以及花簇状氧化锌等六种不同微观形貌的氧化锌纳米材料。对制备所得的材料进行了X-射线衍射、扫描电镜和透射电镜等表征。样品对甲基橙的紫外光催化降解结果表明,氧化锌纳米棒和纳米片具有较好的光催化性能,而花簇状氧化锌的光催化性能最差。依据实验结果初步探索了氧化锌纳米材料的形貌对其光催化性能的影响。为了使氧化锌纳米材料更好地分散在水性聚氨酯基体中,利用γ-氨丙基三乙氧基硅烷对氧化锌纳米材料进行表面改性,引入活性氨基基团;接着在催化剂的作用下通过氧化锌表面的氨基与异佛尔酮二异氰酸酯反应将异氰酸酯基团接枝到氧化锌纳米材料的表面,为下一步制备复合材料起到了关键性的作用。采用原位聚合法成功制备得到水性聚氨酯/氧化锌纳米棒(WPU/ZnO-rods)复合材料。当氧化锌纳米棒含量较低时(≤1.0 wt%),氧化锌纳米棒可均匀分散于WPU基体中。相对于空白WPU膜,当氧化锌纳米棒的添加量为1.0 wt%时,该复合材料的拉伸强度得到最大的提高。随着氧化锌纳米棒含量的增加,WPU/ZnO-rods复合材料的耐水性能不断提升;但是,氧化锌纳米棒的加入却使WPU基体的热稳定性降低。WPU/ZnO-rods复合材料另外一个突出的特点是具有优良的抗菌性能,当氧化锌纳米棒含量达到2.0 wt%时,该复合材料对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率提高到99%以上。三维立体微观结构的花簇状氧化锌晶须(f-ZnO)具有高机械强度、耐磨、减振和抗菌等独特性能,因此可将其添加到聚合物中制备功能复合材料。通过原位聚合法制备的水性聚氨酯/花簇状氧化锌晶须(WPU/f-ZnO)复合材料的机械强度、热稳定性、耐水性和抗菌活性等性能均受f-ZnO添加量的影响。随着f-ZnO含量的增加,WPU/f-ZnO复合材料的耐水性和抗菌活性随之提高,热稳定性则随之降低;拉伸强度随之呈现先增强后减弱的趋势,当f-ZnO的含量为1.0 wt%时,WPU/f-ZnO复合材料的拉伸强度为最大。为了研究纳米氧化锌的微观形貌对WPU/ZnO纳米复合材料性能的影响,我们还通过上述的原位聚合法制备了水性聚氨酯/氧化锌纳米片(WPU/ZnO-sheets),水性聚氨酯/氧化锌纳米针(WPU/ZnO-needles)和水性聚氨酯/氧化锌纳米颗粒(WPU/ZnO-particles)等三种复合材料。测试结果发现5种不同微观形貌的氧化锌对WPU/ZnO纳米复合材料的力学性能、热稳定性、耐水性能以及对大肠杆菌和金黄葡萄球菌抗菌性能均有影响。当不同微观形貌的氧化锌的含量均为1.0 wt%时,WPU/ZnO纳米复合材料的拉伸强度相对于WPU基体有不同程度的提高;其中三维结构的f-ZnO对WPU基体的拉伸强度增强作用最强,而纳米颗粒的增强作用最弱。氧化锌纳米材料的加入降低了WPU基体的热稳定性;其中,WPU/ZnO-sheets复合材料的热稳定性最差,而WPU/ZnO-needles复合材料的热稳定性最好。此外,纳米颗粒对WPU基体的耐水性的增强作用最佳,而f-ZnO的增强作用最差。添加5种不同微观形貌的氧化锌均能增强复合材料对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌作用,且复合材料的抗菌活性随着氧化锌添加量的增加而提高;其中WPU/ZnO-sheets复合材料的抗菌作用最强,WPU/f-ZnO复合材料的抗菌作用则最弱。本论文制备出一系列具有较强力学性能、耐水性能和抗菌性能的WPU/ZnO纳米复合材料,并研究了纳米氧化锌在WPU基体中的分散状态以及添加量对复合材料性能的影响。本论文的工作对今后新型多功能纳米复合材料的研究提供了较好的参考价值。