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碳纳米管由于具有优异的力学、电学等综合性能，成为近年来聚合物纳米复合材料的研究重点。通过熔融、溶液或原位复合技术制备的聚合物碳纳米管纳米复合材料，能够以比常规填料低得多的含量实现复合材料力学、电学和热性能等的大幅度提升，在未来高技术领域的应用潜力十分巨大。本研究首先针对碳纳米管难以分散，与聚合物基体相容性差的特点，采用两步法处理MVCNT，实现了MWNT的纯化与功能化改性，改善了MWNT在反应单体中的分散。在此基础上，采用原位聚合法，用自制聚酯合成专用反应釜制备了极低含量（0.005～0.1wt％）碳纳米管／PET纳米复合材料。通过FT-IR、SEM、DSC、DMA、纤维强度测试等表征手段对碳纳米管的改性效果、碳纳米管在基体中形成的网络结构及其对基体结晶性能和力学性能的影响进行了研究。两步法处理，在有效除去初始碳纳米管中各种杂质的同时，使碳纳米管管壁表面的功能化基团如—COOH和—OH显著增加，由于大量的有机基团与液体间形成了氢键，两步法处理的碳纳米管MWNT—COOH能够在H2O和EG中长时间的以稳定的分散状态存在。原位复合到PET基体中的MWNT—COOH分散良好，且形成了贯穿基体的网络结构，并随MWNT—COOH含量增加，网络结构变得更加密集、连续，与此同时，MWNT—COOH的分散状况变差。碳纳米管在PET基体中是良好的成核剂，在极低含量下，就可以显著提高PET的结晶温度，结合形成网络结构的作用，导致复合材料的熔融双峰相对强度随MWNT—COOH含量增加变化出现规律性变化。甲醇酯化改性MWNT—COOH以及进一步的酯交换反应，经实验验证是可行的，但由于有机基团的包覆作用，碳纳米管的成核点大量减少，由于网络结构的生成，对结晶甚至产生阻碍作用。以MWNT—COOH为填料制备的复合材料力学性能最好，且当其含量为0.05wt％时，基体的力学性能提高最显著，当含量超过此值时，由于MWNT—COOH在基体中分散效果变差，团聚的MWNT—COOH形成的缺陷导致基体的力学性能下降。总之，利用原位聚合法成功制备了极低含量碳纳米管／PET纳米复合材料，并且在此含量下实现了基体性能的显著改善，简单的制备手段，低用量导致的低成本，使这一复合方法，具有实现大规模工业化的潜力。