海洋工程装备在海洋经济发展中扮演着重要的角色,其在深海资源开发过程中需面临复杂多变的工况,为保障其可安全运行,海洋新材料应运而生。海洋新材料是指比传统材料具有更加突出的性能且被应用于海洋资源开发的新型材料。近年来人们对海洋工程装备提出了轻量化的要求,聚合物复合材料成为海洋新材料中的研究热点。聚氨酯弹性体(PUE)和环氧树脂(EP)因具有耐候性、质量轻、强度高等优点被应用于海洋工程装备中,然而由于自身性能的局限性,限制了以其为材料的海洋工程装备的应用范围。本文以石墨烯为增强颗粒,以PUE和EP为基体制备海洋新材料,探究石墨烯对基体材料力学性能的影响规律。工艺参数对热固性树脂的材料性能有着重要的影响。本文以PUE为实验对象,通过实验测试的方法研究了五个工艺参数对PUE性能的影响规律,为热固性树脂复合材料的制备提供工艺支持。本实验的工艺参数确定为,原料搅拌速度在160–260 r/min内、搅拌时间在30–60 s内、脱气时间在3–5 min内、后熟化温度为90℃、后熟化时间为12 h。对石墨烯进行功能化处理并引入异氰酸根基团。手工制备了石墨烯/PUE复合材料,探究石墨烯对PUE性能的影响规律。随着石墨烯含量的增加,复合材料的各项指标均先提高后降低。当石墨烯含量为0.2 wt%时,复合材料的弹性模量、拉伸强度和断裂伸长率分别比纯PUE增强了22.2%、20.1%和18.4%;当石墨烯含量为0.3 wt%时,复合材料的抗压强度、邵氏硬度D和水接触角分别比纯PUE增强了10.8%、6.8%和25.3%。石墨烯在增强PUE强度和刚度的同时也提高了PUE的断裂伸长率,提高了材料的使用安全性。空心玻璃微珠(HGM)可降低基体密度提高基体强度。选择EP作为基体并制备石墨烯/EP和HGM/EP复合材料,主要探究石墨烯和HGM对EP压缩性能的影响规律。随着不同增强颗粒含量的增加,不同复合材料的屈服应力均先提高后降低,当石墨烯的含量为0.1 wt%时,复合材料的屈服应力分别比纯EP增强了11.2%;当HGM含量为50vol%时,复合材料屈服应力比纯EP增强了38.3%。将石墨烯接枝于HGM表面制成协同增强体并制备EP基三相复合材料,探究协同增强体对EP压缩性能的影响规律。实验结果表明协同增强体对EP压缩性能增强效果比单一增强颗粒增强效果好。