采用过量的对甲苯磺酰异氰酸酯(TI)处理氧化石墨烯(GO),经化学还原后制备了一种具有优异分散性能的功能化石墨烯TI-RGO。利用红外光谱、X射线光电子能谱、原子力显微镜、透射电镜、扫描电镜和X射线衍射仪等手段对TI-RGO的结构、形貌和分散性进行了表征。结果表明:TI通过异氰酸酯基团(—NCO)与GO的羟基(—OH)等反应形成的共价键连接在石墨烯表面,对其进行有机化修饰,有效地改善了石墨烯在溶剂和聚氨酯(PU)中的分散性。研究发现,TI-RGO可显著地增强PU的拉伸强度,当TI-RGO在PU中质量含量为1.0%时,断裂强度和杨氏模量分别提高了85%和132%,分别达到43.2MPa和5.2MPa。