作为继碳纳米管之后出现的新一代碳的同素异形体,石墨烯材料因其本身具有良好的热稳定性、化学稳定性、优良的电子传输能力、常温下的霍尔效应和高比表面积等优良特性,得到越来越多科学工作者的关注。作为一种性能优异的功能性材料,石墨烯及其衍生物在复合材料领域被广泛用于各种纳米复合材料的制备,并且基于石墨烯的材料也已经在磁学、光学、催化、储能等领域显现出了很大的应用潜能。但是大规模的制备石墨烯以及如何将石墨烯均匀的分散到聚合物基体中成为了目前在科学和工业领域亟待解决的难题。本论文中,运用新的方法对石墨烯进行改性合成了功能化石墨烯,并以化学修饰后的改性石墨烯为前驱体制备了聚合物基／功能化石墨烯复合材料,同时,进行了一些产物的性能表征。主要内容如下：1.氧化石墨烯的表面改性。按照摩尔比1：1将甲乙酮肟(MEKO)与甲苯二异氰酸酯(TDI)进行反应,得到部分活性基团被封闭的甲苯二异氰酸酯单体(b-TDI),然后利用该b-TDI在N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中对氧化石墨烯(GO)进行表面接枝处理,从而得到了功能化的氧化石墨烯。改性后的氧化石墨烯在水和有机溶剂中都能够稳定地分散。2.石墨烯的制备。以还原性极强的水合肼为还原剂,采用化学还原—水合肼还原的方法对氧化石墨烯表面含有的羟基OH、环氧基以及边缘上的羧基COOH、羰基C=O进行还原处理,最终得到表面含封闭异氰酸酯基团的功能化石墨烯(bi-G)。3.水性聚氨酯基/石墨烯复合材料的制备。以聚丙烯酸丁酯(PBA)为低聚二元醇,以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、亲水单体二羟甲基丙酸(DMPA)为原料,制备水性聚氨酯预聚体,再将不同质量分数的上述bi-G加入到水性聚氨酯预聚体中,然后加入三乙胺中和后加去离子水高剪切分散得到水性聚氨酯/功能化石墨烯分散液。利用透射电子显微镜(TEM)观察上述分散液,发现石墨烯被包覆并均匀的分散在水性聚氨酯胶束中,表明该分散液具有较好的分散稳定性。另外研究了涂膜后复合材料的稳定性。利用热重分析仪(TG)对复合材料的涂膜进行表征,结果表明功能化石墨烯的加入极大地提高了聚氨酯的热稳定性。4.环氧树脂／石墨烯复合材料的制备。功能化石墨烯作为分散相加入到环氧树脂基体中,制备了环氧树脂／功能化石墨烯复合材料。通过对制备的环氧树脂／功能化石墨烯进行TEM、TG等表征,研究功能化石墨烯在改善环氧树脂的功能性方面所起到的作用。结果表明,功能化石墨烯在环氧树脂中分散性较好,而且功能化石墨烯的加入改善了环氧树脂的热稳定性能。