碳纳米管( CNTs)由于其优异的力学、热学性能而广泛应用于改性聚合物材料。CNTs对聚合物不仅可以增强还能增韧,但CNTs在聚合物基体中不相容分散性较差,限制了它的应用。因此,碳纳米管的功能化改性得到人们的广泛关注。本文首先通过等离子体、微波协同功能化处理碳纳米管使其表面接枝聚马来酸酐(PMA),考察了Ar等离子体处理过程中真空度、等离子体处理时间、功率、压力、氧气通入时间与CNTs表面氧含量的关系;微波辐射CNTs接枝PMA过程中反应温度、功率、时间以及马来酸酐用量对接枝率的影响;并对比了微波辐射和热引发对CNTs表面接枝PMA程度的影响。借助SEM、FT-IR、Raman等手段对CNTs形貌及结构进行了表征,通过XPS、TGA定量测试了PMA接枝率。结果表明,等离子体、微波辐射协同功能化处理获得了接枝率较高的功能化CNTs;功能化处理后未破坏CNTs结构;无论是微波引发接枝反应还是热引发接枝反应,接枝率都是随着反应时间的增加而增加,但增加程度不同;在同样的反应温度下,微波引发接枝反应只需要数十分钟就可以达到较为满意的接枝效果;而热引发接枝反应,常常需要几小时甚至十几个小时才能使PMA成功接枝到CNTs上;微波引发接枝反应所得的接枝率普遍优于热引发接枝反应的接枝率。随后,通过三乙烯四胺(TETA)对接枝有PMA的CNTs表面进一步修饰,得到胺功能化的碳纳米管A-PMA-CNTs。最后将A-PMA-CNTs与环氧树脂(EP)混合、固化、浇注成型后获得CNTs/EP纳米复合材料。对添加不同量的CNTs和A-PMA-CNTs制备的CNTs/EP纳米复合材料分别进行拉伸性能测试、冲击测试和热学性能测试。结果表明等离子微波协同功能化CNTs与EP形成纳米复合材料可显著提高EP的拉伸强度、断裂拉伸率、冲击强度。功能化的A-PMA-CNTs不仅可以起到增强剂的作用还具有增韧的功能;等离子微波协同功能化CNTs可以明显提高环氧树脂的耐热性;加入少量未功能化的CNTs,可在一定程度上提高环氧树脂玻璃化转变温度、增大环氧树脂机械强度、改善环氧树脂韧性,但效果明显差于等离子微波协同功能化CNTs对环氧树脂的改性作用;等离子体、微波辐射协同功能化的CNTs不仅提高了其与EP的相容性,而且还参与环氧树脂的固化反应,与环氧树脂形成化学键结合,从而改善了CNTs/EP的界面结合力。