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石墨烯是由碳原子以正六边形组成的蜂窝状单层二维片层材料,具有优异的电学性能、光学性能、热导性能、阻隔性能、量子霍尔效应、室温铁磁效应等,已经成为当前研究的热点。目前制备石墨烯的方法有很多,大多都条件苛刻难以实现,氧化还原法制备石墨烯具有操作简单、成本低廉、产率高以及可大规模生产等优点而被广泛使用。无论是氧化石墨烯还是石墨烯都具有优异综合性能和超高比表面积,因此使它们成为制备高性能复合材料的理想填料。但是石墨烯在基体体系中分散和团聚是限制其广泛应用的关键问题。本论文为解决这些问题,从提高填料与基体之间界面的相互作用出发,在石墨烯的表面引入活性官能团,并用这些功能化的石墨烯作为填料制备聚合物复合材料。主要研究内容如下:（1）通过氧化还原法制备氧化石墨烯和石墨烯,再利用其表面的含氧基团（羟基、羧基、羰基、环氧基）进行共价键修饰。首先是氨基化修饰,用对苯二胺溶液和氧化石墨烯溶液按10:1（固含量比）混合,90℃反应24h,然后还原离心分离,得到氨基功能化石墨烯;其次用接枝法在氨基化石墨烯表面接上磁性纳米粒子得到磁功能化石墨烯;以上两种功能化石墨烯都可在有机溶剂中重新分散。（2）通过机械共混的方法制备氨基功能化石墨烯硅橡胶复合材料。利用氨基化石墨烯可重新分散在有机溶剂中的特点,将其与室温硫化硅橡胶（RTV-Silicone Rubber）在四氢呋喃（THF）中混合制备复合材料。石墨烯的加入大大提升了硅橡胶力学强度、热稳定性能、电性能和气体阻隔性能,由于氨基的引入,使石墨烯与硅橡胶之间有了很好的结合作用,当填料含量为0.5%时,拉伸强度和断裂伸长率分别提升164.7%、122.6%;当填料含量为1.5%时,热稳定性大幅度提升,热分解起始温度较硅橡胶提升1016℃,到600℃时失重率只降低了14%;当填料含量为1%时使硅橡胶体积电阻从1016?降低到107?,降低9个数量级。功能化石墨烯的加入也使体系的气体阻隔性能提升,填料含量为0.7%时,透气系数减小为RTV硅橡胶的2/3,即阻隔性能在硅橡胶的基础上提升了33.3%。（3）通过溶液共混法制备氨基功能化石墨烯聚乳酸复合材料和磁性石墨烯聚乳酸复合材料。用XRD、SEM、DSC表征了复合材料的结构形貌和分散情况,也研究了复合材料的热稳定性能、电性能和气体阻隔性能。XRD和SEM分析表明,功能化石墨烯在聚乳酸体系中分散性较好,没有出现团聚现象,功能化石墨烯片被聚乳酸分子链包覆,相界面模糊;复合材料形貌粗糙,纯聚乳酸形貌光滑平整;DSC分析表明,聚乳酸复合材料的玻璃化转变温度随着功能化石墨烯的加入量增多依次升高,纯聚乳酸的Tg为56.2℃,当功能化石墨烯含量为0.5%时,Tg达到62.4℃;电性能和透气性能分析表明,纯聚乳酸的电导率在10-17S·m-1附近,随着功能化石墨烯的加入,电导率开始逐渐上升。当填料含量为0.1%时,电导率达到了10-13S·m-1,含量为2%时,电导率为10-8S·m-1,较聚乳酸提升了9个数量级。当填料含量为0.03%时,透气系数减小到2.42×10-12 cm3·cm/cm2·s·Pa。（4）为深入研究填料在基体体系中的分散情况,初步建立了聚合物大分子链群带取向模型和二维石墨烯在聚合物中取向角测定模型。