作为一种由碳原子紧密堆叠在二维的蜂窝晶格中而形成的平面单层纳米材料,石墨烯(Graphene)凭借着独特的导电性能、力学性能、热学性能以及二维的片层分子结构在众多领域都有着潜在的应用价值。但由于石墨烯表面缺少官能团且很难在聚合物基体中得到良好的分散,它在聚合物复合材料中的应用受到很大的限制,因此需要对其进行表面改性。而作为制备石墨烯的前驱体,氧化石墨烯(Graphene oxide, GO)成本低廉,且表面含有羟基、羧基、羰基等含氧官能团,这为石墨烯的表面改性提供了很好的反应位点。基于此,本论文先通过微乳液聚合的方法对GO进行表面接枝改性,将其化学还原后加入到聚苯乙烯(Polystyrene, PS)中,制备出聚苯乙烯改性石墨烯(Polystyrene grafted reduced graphene oxide, rGO-PS),同时调控改性石墨烯上PS的接枝密度、接枝链长来改变填料与聚合物之间的界面相互作用,进而研究界面相互作用对复合材料介电性能及力学性能的影响；其次将其引入到尼龙6(Polyamide 6, PA6)/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(Acylonitrile Butadiene Styrene, ABS)不相容共混物中,调控rGO-PS在界面的分布,研究其对共混物复合材料的微观形貌以及力学性能的影响。主要研究成果如下：(1)通过微乳液聚合辅以化学还原的方法成功制备出rGO-PS。形貌表征发现石墨烯片层表面包覆有PS分子链,结构表征证明这两者之间是以共价键的方式连接在一起,且化学还原所得到的石墨烯仍然能保留部分含氧官能团。此外,通过改变单体与引发剂的比例制备出不同接枝密度以及不同接枝链长的rGO-PS,并对其结构进行表征。结果表明,PS接枝密度的增加以及接枝链长的增长都能增大石墨烯片层的层间距,促进石墨烯片层发生剥离,且rGO-PS3对石墨烯片层的剥离效果最好。(2)将不同rGO-PS引入到PS中制备出PS/rGO-PS纳米复合材料。研究发现随着接枝密度的增加,rGO-PS与PS之间的界面相互作用逐渐增强,但接枝链长对其影响较弱；PS接枝密度和接枝链长的增加促进了石墨烯片层发生剥离,这也将促进其在基体中的分散。机械性能测试结果表明,接枝链长的增加对复合材料的拉伸韧性提升有一定的促进作用,而接枝密度的增加能大幅度提升材料的模量、强度以及拉伸韧性,这归因于两方面因素：一方面,接枝链长以及接枝密度的增加能增强填料和基体之间的界面相互作用；另一方面,对石墨烯进行接枝改性后能很好的促进石墨烯在聚合物基体中的分散。介电性能测试结果表明,接枝密度越高,石墨烯在基体中的分散更均匀,所对应的介电逾渗阈值越小,而接枝链长对复合材料介电性能没有太大的影响。同时,引入5 wt% rGO-PS后复合材料介电性能出现大幅度的提升,这是界面极化以及微电容结构共同作用的结果。(3)向PA6/ABS体系中引入rGO-PS制备出PA6/ABS/rGO-PS共混复合材料。引入rGO-PS后,纳米复合材料在维持原有的模量和强度的基础上,拉伸韧性和冲击韧性都有着很大程度地提升,相较于纯样而言,加入0.5 wt% rGO-PS复合材料的断裂伸长率和冲击韧性分别增加了400%和200%,这主要是由于rGO-PS有着特殊的“双亲性”结构,能分别与PA6和ABS产生相互作用,因此它能稳定地分布在两相界面上,增强两相之间的界面粘结,实现了不相容共混物的增韧。