石墨烯纳米片以其优异的机械性能、热性能和耐腐蚀性能备受关注,并应用在诸多领域。但石墨烯纳米片宏量制备工艺复杂、环境污染大、成品缺陷多、产量低,使得其价格高、供应量低、应用受限。本课题研究液相高速剪切剥离法制备水相和油相石墨烯纳米片分散液,并分别用于水泥和环氧树脂改性,以期改善其复合材料性能,满足不同的应用需求。针对无机水泥体系特性,研究水相体系石墨烯纳米片液相高速剪切制备工艺。通过剪切方式、剪切速率、剪切时间、表面活性剂种类及用量等工艺参数优化研究,制备的水相石墨烯纳米片分散液的剥离产率可达54%即2.18g/h,稳定性可达6个月不分层,石墨烯纳米片的横向尺寸可达100 nm、厚度可达7.1 nm。采用水相石墨烯纳米片分散液对水泥胶凝材料进行改性,发现0.1 wt%的添加量可以使水泥胶材1 d、3 d和7 d的抗压强度分别提升了15.3%、18.5%、16.4%,通过SEM和XRD表征发现石墨烯纳米片可以提升水泥的水化速度,使得水泥的结构更加致密。针对有机环氧树脂体系特性,研究油相体系石墨烯纳米片液相高速剪切制备工艺。在剪切工艺参数优化研究的基础上,首次引入表面改性微球作为剪切功能填料进行石墨烯纳米片的制备,研究发现在高速剪切中获得三种形态的石墨烯纳米片:横向尺寸可达1μm、厚度可达0.96 nm的石墨烯纳米片,横向尺寸为200 nm、厚度为3.3 nm的石墨烯纳米片以及吸附于二氧化硅微球表面的石墨烯纳米片,不需要分离可直接应用。采用油相石墨烯纳米片复合体系改性环氧树脂,树脂体系拉伸强度提高59.3%,玻璃化转变温度提升了27.45℃,起始热分解温度提升了5℃。不仅如此,石墨烯纳米片还改善了树脂体系耐海水和碱溶液腐蚀性,未改性环氧树脂在p H=12的盐碱溶液浸泡28 d后,拉伸强度下降至16.7 MPa,而采用0.3 wt%石墨烯纳米片改性环氧树脂的拉伸强度仅下降至51.3 MPa,说明改性树脂具有优良的耐盐碱腐蚀性。采用液相高速剪切剥离方法可获得具有不同品质的石墨烯纳米片分散液,其使用设备便于工业化,制备工艺方便可控,有较好的工业应用前景。