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碳纳米管(CNTs)、石墨烯及其衍生物氧化石墨烯(GO)作为新型碳纳米材料,各自拥有独特的结构和许多新奇的特性,受到了人们的广泛关注。然而,碳纳米管、石墨烯和氧化石墨烯表面的范德华力使得其在聚合物等基体中很容易发生团聚,这在很大程度上限制了它们的应用。本论文研究了盐(NaCl)协同氧化石墨烯稳定Pickering乳液的情况；探索了制备石墨烯和碳纳米管复合材料的新方法：即采用分子设计的方法对碳纳米管和石墨烯进行共价键接枝改性,然后将其作为固体粒子稳定剂应用于聚合反应；分别得到了氧化石墨烯/聚苯乙烯,磺化石墨烯(Ⅰ)/聚苯乙烯,磺化石墨烯(Ⅱ)/聚苯乙烯和磺化碳纳米管/聚丙烯酰胺四种复合材料,表征了复合材料的结构与性能,探讨了它们的应用前景。主要结果如下：1)采用改进的Hummers法制备了单层GO,在盐(NaCl)的协同稳定作用下,以GO为固体粒子稳定剂制备了Pickering乳液。系统的研究了氧化石墨烯和盐的浓度对乳液的影响,为得到稳定的Pickering乳液提供了一种简单、有效的方法,并用TEM、AFM等手段对聚合得到的氧化石墨烯/聚苯乙烯纳米复合物的形貌进行了表征和分析。2)利用缩合法将含有磺酸基团的功能有机小分子对GO进行共价键改性,制备得到了磺化石墨烯(Ⅰ)。该功能化的石墨烯能够作为一种有效的固体粒子稳定剂应用于苯乙烯的Pickering乳液制备,并且通过Pickering乳液聚合反应,最终得到了磺化石墨烯(Ⅰ)/聚苯乙烯纳米复合物。用TEM、SEM等手段对产物的形貌进行了分析,结果表明,该功能化石墨烯能够呈高度剥离的状态均匀地分散在聚苯乙烯微球中。3)通过重氮盐法将含有磺酸基团的有机小分子对石墨烯进行功能化改性,制备得到了磺化石墨烯(Ⅱ)，该功能化的石墨烯不仅能够作为高效的固体粒子稳定剂应用于Pickering乳液的制备,而且通过聚合反应,还能够作为高效的填充材料均匀地分散在聚苯乙烯产物中。结果表明,我们成功地制备出了磺化石墨烯(Ⅱ)/聚苯乙烯纳米复合物,而且仅需要少量的磺化石墨烯(Ⅱ)就能够显著地提高聚苯乙烯基体的机械、热和导电性能。4)通过重氮盐法将含有磺酸基团的有机小分子对碳纳米管进行功能化改性,制备得到了磺化碳纳米管。将其作为分散剂应用于丙烯酰胺的分散聚合反应,得到了磺化碳纳米管/聚丙烯酰胺纳米复合物。采用SEM、TEM等手段对产物的形貌进行了分析,结果表明,该功能化的碳纳米管能够均匀地分散在聚丙烯酰胺中,而且该复合物能够作为水溶性润滑添加剂,显著地提高基础液的减磨性能和承载能力。