尼龙6(PA6)及其改性复合材料凭借优异的性能,成为用量最大的工程塑料品种之一。目前,PA6改性最常用的手段是纳米粒子改性和玻纤(GF)增强改性。石墨烯(GE)是一种性能优异的纳米片层材料,与其他纳米粒子改性PA6相比,具有明显的性能优势。而GE改性PA6的关键问题是其在PA6基体中的分散性和相容性。氧化石墨烯(GO)的出现和“原位聚合法”能够有效解决上述问题。另外,GF增强改性能够大幅度提高PA6的强度,将GE改性与GF增强改性进行结合,能够产生特殊的协同效应。本文围绕开发一种轻质高强PA6复合材料为中心,使用GO原料通过原位聚合法制备了高性能GE/PA6复合材料;进一步与GF进行复合,制备了 GF增强GE/PA6复合材料,并探索了其在汽车轻量化方面的应用。主要研究内容如下:1、以PA6水解聚合为基础,设计了 GO原位聚合法制备GE/PA6的工艺。研究发现,原位聚合过程能够将GO有效还原为GE,并且将PA6分子链接枝到GE片层上,提高了 GE在PA6基体中的分散性和相容性。2、对工艺进行了优化改进,制备了多种GE/PA6复合材料,对比分析发现,片层尺寸50 μm、添加量为0.2 wt%左右的GO制备的复合材料力学强度更加优异,拉伸强度达到84.75MPa,弯曲强度达到140.52MPa。并且GE的添加提高了复合材料的结晶温度、结晶度、热稳定性、耐磨性、气密性和抗静电性能。但复合材料的断裂伸长率和缺口冲击强度下降,材料韧性降低。3、使用GF进一步增强改性GE/PA6复合材料,由于GE与GF的协同作用大幅度提高了复合材料的力学强度。性能最佳的复合材料的拉伸强度为194.79 MPa,弯曲强度为259.75 MPa、无缺口冲击强度为87.41 kJ/m2,超过了相同GF含量的PA66。使用该材料注塑制备了汽车水室件,探索了其在汽车轻量化方面的应用。