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石墨烯具有优异的力学、导电、导热等性能,通过与聚合物基体复合,可显著改善后者的导电、导热、力学、阻隔等性能,是实现聚合物高性能化和功能化的重要途径。然而,要实现这一点,首先需解决如何以相对简单的方法实现高质量石墨烯的高效、可控、规模化制备,同时确保其能均匀稳定地分散于特定聚合物基体中,并获得强的界面相互作用。迄今为止,尽管石墨烯制备、功能化以及对聚合物复合改性的研究已有大量文献报道,但上述问题仍未被有效解决。本文借助烯烃聚合后过渡金属催化剂α-二亚胺钯（Pd-diimine）独特的链“行走”聚合机理,利用含有异丁酰溴的功能化Pd-diimine催化剂（Pd-Br）催化乙烯聚合,获得大分子引发剂HBPE-Br,进一步利用其引发甲基丙烯酸甲酯（MMA）聚合,合成获得由超支化聚乙烯（HBPE）和PMMA嵌段构成的HBPE-b-PMMA嵌段共聚物。通过聚合工艺改变,并结合所得聚合产物石墨烯制备能力比较,对两类聚合物的合成工艺进行了优化,合成获得了所需结构的HBPE-b-PMMA嵌段共聚物。在此基础上,利用所得共聚物液相高效剥离天然石墨,批量制备获得石墨烯溶液,通过溶液复合,制备获得了一系列PMMA/石墨烯纳米复合薄膜,考察了所得石墨烯及共聚物的存在对PMMA的改性作用规律,具体内容如下:（1）利用功能化Pd-diimine催化剂（Pd-Br,含有异丁酰溴基团）在5-35℃、乙烯压力0.1 MPa下聚合不同时间（2-24 h）合成获得了一系列具有不同分子量大小的HBPE大分子引发剂（HBPE-Br,一侧端基含异丁酰溴基团,可引发ATRP）。进一步利用所得HBPE-Br以氯仿为溶剂,借助超声剥离天然石墨,制备获得了一系列石墨烯溶液。分别通过氢核磁共振波谱（1H NMR）、凝胶渗透色谱（GPC）和流变测试对所得各个HBPE-Br结构进行了表征。通过紫外-可见吸收光谱（UV-vis）对石墨烯浓度进行了测试,利用高分辨透射电子显微镜（HRTEM）、原子力显微镜（AFM）、拉曼光谱（Raman）和X射线光电子能谱（XPS）测试方法表征石墨烯的尺寸及结构缺陷。研究发现:在乙烯压力0.1 MPa和较低聚合温度（5,15℃）下,利用催化剂Pd-Br催化乙烯聚合较短时间（2,4 h）,可成功获得窄分布（PDI=1.1,1.2）、功能化较完全的大分子引发剂HBPE-Br。借助超声可在氯仿中高效剥离天然石墨,获得稳定的石墨烯溶液,浓度可达0.102 mg/mL,所得石墨烯具有结构缺陷少、厚度薄（<5层）、分散稳定等优点。（2）在上述研究基础上,由Pd-Br催化剂催化乙烯聚合,在乙烯压力0.1 MPa、5℃下聚合获得大分子引发剂HBPE-Br,进一步引发MMA聚合,在90℃下聚合不同时间（2-12 h）,获得一系列HBPE-b-PMMA嵌段共聚物。通过1H NMR、GPC和流变测试对所得共聚物的分子量大小、分布、组成及链形态进行了表征,并考查了所得共聚物在不同有机溶剂中超声液相剥离石墨制备石墨烯的能力。研究发现:利用所得大分子引发剂HBPE-Br,在90℃下引发MMA单体ATRP聚合4 h,成功制备HBPE-b-PMMA嵌段共聚物,其中MMA单元比例可达26 mol%,HBPE段仍具有超支化链形态,而MMA段具有线性形态。进一步利用所得共聚物在氯仿溶剂中可高效剥离天然石墨,获得稳定的石墨烯溶液,浓度可达0.113 mg/mL,所得石墨烯结构缺陷少,厚度在5层以下,经过滤洗涤后,其表面仍有部分共聚物稳定存在,表明两者存在较强的非共价相互作用。（3）在上述基础上,通过聚合工艺参数优化,在乙烯压力0.1MPa/5℃下聚合4 h获得大分子引发剂HBPE-Br,然后在90℃下引发MMA聚合4 h获得HBPE-b-PMMA共聚物,利用所得共聚物在氯仿中超声剥离石墨,批量制备获得石墨烯溶液。并通过与聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）基体溶液复合,制备获得了一系列不同石墨烯填充比例的石墨烯/PMMA复合薄膜,通过广角X射线衍射分析（WAXRD）和扫描电子显微镜（SEM）技术对其结构进行了表征,通过导电测试、导热测试和热重分析（TGA）,对所得复合薄膜进行性能评价。结果表明,所得石墨烯在PMMA基体中分散较均匀,石墨烯表面存在少量共聚物HBPE-b-PMMA可有效促进其与PMMA基体间的界面相容性。石墨烯的引入,显著改善了PMMA的导电、导热和耐热性能,当石墨烯体积分数为3.12 wt%时,改性后的PMMA的表面电阻率较改性前下降了5个数量级,导热系数由0.26 W·m-1·K-1提高至0.401 W·m-1·K-1。总之,本论文通过研究,为低缺陷石墨烯和聚合物/石墨烯纳米复合材料的制备提供了新的思路和实验基础,有助于促进石墨烯在聚合物复合改性领域的规模化应用,具有广阔的应用前景。