本论文基于石墨烯/聚合物复合材料研究的最新进展,通过石墨烯功能化及其复合材料制备方法优化,成功制备出石墨烯/聚合物复合材料,并研究其纳米结构、热学性能和力学性能。主要包括以下两个方面的工作：(1)预先通过3-异丙基-二甲基苄基异氰酸酯与氧化石墨烯(GO)的羟基、羧基反应,再经二甲基肼化学还原和N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶剂热还原,合成了共价功能化石墨烯(FG),再将不同比例的FG与甲基丙烯酸甲酯原位溶液聚合制备出FG/聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)复合材料。研究发现：FG被剥离成单层,均匀分散在PMMA基体中,并与之形成强界面相互作用；相对于纯PMMA,加入FG明显地改善了复合材料的纳米机械性能和热学性能,添加1%的FG,复合材料的弹性模量(E)、硬度(H)和玻璃化转变温度(Tg)分别提高了72.9%、51.2%和12.7℃,并随FG含量的增加而增加；加入FG改变PMMA塑性-弹性行为,增加其弹性功,随FG含量增加塑性指数逐渐降低,而回复阻抗增加。(2)预先通过两步乳液聚合法合成聚丙烯酸正丁酯(PBA)-PMMA核-壳乳胶纳米粒子,再与GO、还原氧化石墨烯(RGO)混合,制备出GO/PBA-PMMA和RGO/PBA-PMMA复合材料。研究发现：两步聚合法先后得到了平均粒径为～64.8nm的PBA核和75.9nm的PMMA-PBA核-壳纳米粒子；加入GO、RGO提高了复合材料PBA、PMMA两相的玻璃化转变温度；室温下对纯PBA-PMMA、GO/PBA-PMMA和RGO/PBA-PMMA复合材料进行模压加工,发现三种材料均具有压塑性特征,GO、RGO均匀分散在聚合物基体中,并随模压压力、时间的增加,杨氏模量和拉伸强度增加。