石墨烯作为新型二维碳纳米材料,具有优异的力学、电学、热学特性,被认为是21世纪最有前景的纳米材料。近年来,石墨烯被广泛应用于聚合物改性研究。本文采用改进的Hummers法制备氧化石墨烯(GO),并利用马来酸酐对GO进行表面功能化修饰,得到马来酸酐修饰的氧化石墨烯(MAH-GO),实现了MAH-GO与树脂基体的化学键合。进而利用GO、MAH-GO分别对双马来酰亚胺(BMI)树脂及碳纤维复合材料进行改性;重点研究了MAH-GO对复合材料性能的影响,并分析了其作用机理。实验结果表明,马来酸酐成功地接枝到了GO表面;和GO相比,MAH-GO规整性更低,粒径更小,片层间距更大,在溶液中的分散性更好。MAH-GO的加入使得BMI树脂及其碳纤维复合材料的力学性能显著提高,树脂的热稳定性得到改善。当MAH-GO含量为0.1wt%时,BMI复合材料的冲击强度、拉伸强度较纯树脂分别提高了77.28%、29.29%;当MAH-GO含量为0.15wt%时,BMI/碳纤维复合材料的层间剪切强度、弯曲强度较未添加的碳纤维复合材料分别提高了28.67%和49.66%。