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近些年来,碳纳米材料一直是材料科学领域的研究热点,其中,石墨烯的发现引起了研究者的极大兴趣。石墨烯由于具有优异的性能使其应用于吸波、锂电池、太阳能电池、聚合物基复合材料、催化剂和传感器等各个方面。在众多的研究方向中,石墨烯填充聚合物基复合材料是一个重要的方向,但是,由于石墨烯的尺寸效应,容易发生团聚,使得石墨烯在聚合物基体中难以均匀分散,在很大程度上影响了聚合物基复合材料的性能。因此,对石墨烯材料进行改性就成为了研究重点。本文旨在研究一种硅烷偶联剂KH-560改性的石墨烯及石墨烯-氧化锌微米球二元复合材料,以热固性树脂为聚合物基体,采用溶液混合的方法对树脂基体进行填充,制得的石墨烯/聚合物基复合材料具有优异的机械性能、介电性能和热稳定性能。本论文的主要研究内容及研究成果如下:1.研究了功能化石墨烯/氰酸酯（FGNs/CE）复合材料的制备及其性能。分析了硅烷偶联剂改性石墨烯的结构和元素组成、FGNs/CE复合材料的机械性能和热稳定性能。研究发现,在整个固化过程中,FGNs/CE纳米复合材料的固化温度随着功能化石墨烯（FGNs）含量的增加而降低,FGNs起催化作用,其中,FGNs/CE预聚体的最高放热峰（Tmax）,外延终止温度（Tc）和结晶度比纯氰酸酯树脂的有所降低。当FGNs含量为3 wt.%时,FGNs/CE纳米复合材料的机械性能提高到最佳。同时,FGNs的加入有效提高了FGNs/CE纳米复合材料的热稳定性。2.研究了功能化石墨烯（FGNs）填充氰酸酯/环氧树脂基体的制备方法和综合性能,分别讨论了石墨烯的含量对功能化石墨烯/氰酸酯/环氧树脂（FGNs/CE/EP）复合材料的性能的影响。研究发现,当FGNs含量为2.0 wt.%时,FGNs/CE/EP纳米复合材料的弯曲强度和冲击强度最佳,且分别为170.8 MPa和15.5 kJ/m2,FGNs/CE/EP纳米复合材料的介电性能和热性能均得到提高。同时,探讨了不同环氧树脂含量对FGONs/CE/EP纳米复合材料的综合性能的影响,发现环氧树脂的引入提高了FGONs/CE/EP纳米复合材料的机械性能,其中,冲击强度和弯曲强度分别为纯氰酸酯树脂的1.41倍和1.72倍。当环氧树脂含量为40 wt.%时,FGONs/CE/EP纳米复合材料的储能模量最小,和纯氰酸酯树脂相比,FGONs/CE/EP纳米复合材料的Tg和热稳定性降低。3.分别研究了功能化氧化石墨烯/氰酸酯/双马来酰亚胺（FGONs/CE/BMI）和石墨烯-氧化锌/氰酸酯/双马来酰亚胺（RGO-ZnO/CE/BMI）复合材料的制备方法和性能,讨论了石墨烯-氧化锌（RGO-ZnO）复合物的物相组成、结构、形貌及氰酸酯基复合材料的机械性能和热稳定性,发现功能化氧化石墨烯（FGONs）的引入提高了FGONs/CE/BMI纳米复合材料的机械性能,当FGONs含量为1.0 wt.%时,FGONs/CE/BMI纳米复合材料的弯曲强度和冲击强度达到最佳值,分别为110MPa和10.98 kJ·m-2。和纯CE树脂相比较,FGONs/CE/BMI纳米复合材料的介电性能更低。随着FGONs含量的增加,FGONs/CE/BMI纳米复合材料的热稳定性较好。对RGO-ZnO/CE/BMI复合材料的研究发现,当RGO-ZnO含量为1 wt.%时,RGO-ZnO/CE/BMI复合材料的弯曲和冲击性能均最佳,为110 MPa和10.9kJ/m2,但高含量的RGO-ZnO在RGO-ZnO/CE/BMI复合材料中容易发生聚集。和CE/BMI共聚物相比,RGO-ZnO/CE/BMI复合材料的热稳定性较好。4.研究了超高体积含量的碳纳米管（MWCNTs）、石墨烯（GNs）和氮化硼（hBN）粒子填充氰酸酯树脂基体的导热、导电性能和热性能。分别制备了氰酸酯/碳纳米管（CE/MWCNTs）、氰酸酯/石墨烯（CE/GNs）、氰酸酯/碳纳米管/石墨烯（CE/MWCNTs/GNs）、氰酸酯/氮化硼（hBN/CE）和氰酸酯/石墨烯/氮化硼（CE/GNs/hBN）复合材料。研究发现,MWCNTs和GNs、GNs和hBN的协同作用对CE/MWCNTs/GNs和GNs/hBN/CE复合材料的导热性能比单独的MWCNTs、GNs和hBN填充氰酸酯树脂的导热效果好。以GNs/CE复合材料为例,由于石墨烯具有较高的导电性和耐热性能,GNs/CE复合材料具有优异的导电性能和热稳定性能。5.采用预浸料工艺制备了超高FGNs体积含量的FGNs/CE/CF复合材料,研究了FGNs/CE/CF复合材料的导热、导电性能、机械性能和热性能。随着FGNs体积含量的增加,FGNs/CE/CF复合材料的弯曲强度和层间剪切强度（ILSS）呈现先升后降的趋势,FGNs/CE/CF复合材料的导热性能达到了5.10 W/m K,FGNs和CE/CF复合材料之间的复合效应提高了FGNs/CE/CF复合材料在0°方向的导电性能。