聚氨酯是一种综合性能十分优异的高分子材料,广泛应用于生活中的各个领域。然而,热塑性聚氨酯是物理交联网络结构,其聚集态结构在高温下会被破坏,导致材料失效。另外,聚氨酯弹性体的模量不高。为了提高聚氨酯的综合性能,需要对聚氨酯进行复合改性。因此,本论文开展了无机纳米填料（包括蒙脱土、碳纳米管、氧化铝）增强的聚氨酯复合材料的制备及结构与性能研究工作,具体从以下几个方面展开:（1）选用不同种类的蒙脱土,采用溶液法、熔融混炼法制备得到了相应的蒙脱土/聚氨酯复合材料。通过分析蒙脱土与聚氨酯基体间的相互作用及蒙脱土的分散状态,从而优选出最佳的蒙脱土种类。其中,通过广角X射线衍射（XRD）对蒙脱土的剥离水平进行了分析,通过透射电子显微镜（TEM）对蒙脱土的分散水平进行了表征,发现溶液法制备的复合材料中蒙脱土在各个质量分数下都有较好的分散。钠基蒙脱土添加1 wt%时力学性能最佳,拉伸强度由未改性聚氨酯的21.1 MPa提高到了 24.3 MPa。热失重（TGA）和静态热机械分析（TMA）结果表明蒙脱土的引入会使热分解起始温度和材料的软化温度有所提升,这表明蒙脱土的加入对提高聚氨酯复合材料的耐热性能有一定的积极作用。此外,对聚氨酯复合材料的屈挠疲劳性能测试发现加入1 wt%钠基蒙脱土时,屈挠疲劳次数由22.8万次提高到了 26.0万次,提高了 14%,这归因于蒙脱土对裂纹扩展的阻碍作用以及溶液法制备的复合材料中蒙脱土良好的分散水平。（2）以碳纳米管作为填料,选用未改性及羟基官能化改性的两种碳纳米管,通过熔融共混法对聚氨酯进行了改性。TEM结果显示碳纳米管在任何质量分数下都会存在一定的聚集,聚集程度随着添加量的增加而变大。但力学性能却有一定的提升,其中碳纳米管添加量为0.25 wt%时,力学性能最佳,较未改性聚氨酯提高了 35.5%。这可能是源于碳纳米管超高的模量和超大的长径比。碳纳米管的加入同样使得聚氨酯的耐热性能产生了一定的提升。然而,屈挠疲劳性能随着碳纳米管的加入发生了显著的降低,这可能是由于碳纳米管的聚集而造成的裂纹快速扩展。（3）以氧化铝为填料,通过发泡法制备了一种具有较为完整导热通路的骨架材料。最初期望使用溶液法制备聚氨酯复合材料中的聚氨酯溶液浸润这种骨架材料,但由于聚氨酯在四氢呋喃中的溶解度有限,溶液始终以较低的粘度存在,使得制备的复合材料往往有非常多的气孔,这就导致了复合材料的热导率一直处于比较低的水平。于是选用了液态硅胶作为基体,通过真空浸渍的方法将液态硅胶注入到骨架材料的缝隙中。最终,Al2O3含量为69.6 wt%时,3D-Al2O3-PDMS的热导率获得了明显的提升,达到了 1.253 W/（m·K）。