聚酰亚胺是一种主链上含有酰亚胺键（-CO-NH-CO-）的高分子聚合物。由于其独特的芳杂环结构,具有优异的综合性能。它的适用温度范围广、力学性能优良、化学稳定性好、介电性能优良,在电气车辆,航空航天等方面应用十分广泛。同时,为了满足聚酰亚胺在一些特定条件下的应用,通常会对其进行改性。大量研究表明,石墨烯由于其独特的二维网状结构,具有优良的化学,物理性能。作为填料加入到聚酰亚胺中时可以有效地提升聚酰亚胺的综合性能。但是由于石墨烯之间的π-π堆叠与很强的范德华力作用,导致石墨烯难以良好的分散在聚酰亚胺中。本论文就改性石墨烯与聚酰亚胺复合材料的制备与性能研究提出了一些新颖的改性制备手段,使其在电气车辆,航空航天等方面具有广泛的应用前景。具体研究内容如下:（1）通过亲电取代反应,使得L-苯丙氨酸只与石墨烯边缘的sp2杂化的C-H键发生反应,制备边缘氨基化石墨烯,将其与硅氧烷封端的聚酰亚胺共混制备复合材料。大大提高了石墨烯在聚酰亚胺中的分散性,从而提高了复合材料的热性能,摩擦磨损性能等。在润滑耐磨方面有着广泛的应用前景。（2）通过1,3偶极环加成反应制备了儿茶酚化石墨烯（G-Cat）。这种方法可以尽可能保证石墨烯在反应过程中的片层完整性,同时羟基的接枝可以增强石墨烯与聚合物基体的界面结合强度,增强其分散性。制备出来的石墨烯/聚酰亚胺复合材料力学性能,热稳定新等均有提升。在一些极端环境下有着良好的应用。（3）将笼型聚倍半硅氧烷（POSS）接枝在石墨烯上,利用石墨烯与POSS的协同作用,制备出来的复合材料可以大大提高聚酰亚胺的抗原子氧腐蚀性能,有效的抑制原子氧对复合材料的侵蚀。在航空航天方面应用前景广泛。