采用热剥离法和甲苯二异氰酸酯(TDI)改性制备了功能化氧化石墨烯(iGO),并以iGO作为填料制备了热塑性聚氨酯/石墨烯(TPU/iGO)纳米复合材料。采用扫描电镜(SEM)对GO和iGO进行了微观形貌研究;采用XRD衍射仪、拉曼光谱仪和傅里叶红外光谱仪等对复合材料的结构进行了研究;采用精密介电频潜仪测定了复合材料的介电常数和介质损耗因数。结果表明,TDI对iGO材料的插层改性,增大了石墨烯的层间距;TPU-2.0%iGO纳米复合材料的拉曼光谱与纯iGO材料更加相似,而其红外光谱与纯TPU材料更加相似;iGO的掺入,有效提高了复合材料的抗拉强度,当iGO添加量为0.5%(体积分数)时,TPU/iGO纳米复合材料的抗拉强度达到最大,为54.6MPa,比纯TPU基体材料提高了20.5%;在频率为1 000 Hz时,TPU-2.0%iGO纳米复合材料薄膜的介电常数最高可以达到308.2,同时介电损耗却很低,在频率>1 000 Hz时,其介电损耗在0.2以下。因此,TPU/iGO纳米复合材料可作为有效的EMI屏蔽和ESD材料。