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本研究合成了蓖麻油改性的聚醚型水性聚氨酯，并使用优化的酸水解提取工艺后制备的蓝桉纤维素纳米晶对水性聚氨酯进行了纳米增强。 使用预聚体法合成了聚醚型水性聚氨酯乳液，并对乳液的外观，稳定性、粘度、水性聚氨酯膜的拉伸强度和断裂伸长率进行观察与测试，当NCO/OH值为1.4，DMPA含量为6％时，可制备出透明带蓝光，粒径约为200nm的稳定水性聚氨酯乳液。使用蓖麻油替代部分聚醚型二元醇改性，使得交联度增大，聚氨酯膜的耐水性得到改善，当CO/N220当量比为1:1时，膜吸水率仅为10％。 本研究采用蓝桉作为纤维素纳米晶的来源。使用响应面法优化蓝桉纤维素纳米晶提取工艺，最优化工艺条件为：硫酸浓度70％，温度为40℃，处理时间为2h，得到纤维素纳米晶得率预测值最大为69.24％，验证实验得到纳米纤维素的得率为69.58％。纳米晶的长度在很大范围内波动，长度取值范围为304.7～880.63nm，直径取值范围为6.6～45.0nm，平均长度为518±183.4nm，平均直径为21.7±13.0nm，纤维素纳米晶的长细比约为23.87。逾渗阈值理论模型预测，纤维素纳米晶达到填充逾渗阈值时，质量分数为4.07wt.％。 本研究通过使用衰减全反射傅里叶变换红外光谱(ATR-FTIR)，原子力显微镜(AFM)，示差扫描量热仪(DSC)，热重分析(TGA)和力学测试，研究纤维素纳米晶增强生物质水性聚氨酯材料的性质。使用环境扫描电子显微镜(SEM)，研究了纳米材料复合膜的表面形态。探讨了纤维素增强纳米复合材料的原因，旨在探明纳米层次结构成因。 在水性聚氨酯基质中加入低含量的纤维素纳米晶，获得了良好的分散性以及显著的增强效果。红外光谱结果说明了纤维素纳米晶有效地促进了水性聚氨酯膜的微相分离，在硬段微区形成了大量新的氢键，增加了氢键密度。同时，纳米复合膜的断裂伸长率没有明显的下降。仅1％的纳米晶含量可以将拉伸强度由5.43MPa提高至12.22MPa，而杨氏模量也在4％的纳米晶含量时达到了其最大值4.84MPa。 在硬段分解温度范围内，水性聚氨酯的热稳定性也得到了提高。结果显示，蓝桉纤维素纳米晶对水性聚氨酯有显著的增强效果。