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聚酰亚胺（PI）材料由于具有突出的耐高温性、高绝缘性和优异的力学性能等综合性能,在耐高温塑料、集成电路、气体分离膜、航空等领域有着广泛的用途。但是纯聚酰亚胺材料的单一性能已不能满足人们对材料的要求。通过在聚酰亚胺基体中加入改性填料,使之有效纳米复合,可提高复合材料的热性能、机械性能和导电性能。石墨烯是常用的纳米增强填料之一,但由于它强的层间作用力使其容易在基体中产生堆积。氧化石墨烯（GO）表面共价键连接着大量含氧基团,为GO的表面功能化提供了大量的反应位点。因此,可以通过共价键功能化对其进行表面改性,从而使GO与基体材料之间产生良好的相容性。GO与聚合物基体之间的均匀分散及强的界面相互作用力是获得高性能聚酰亚胺材料的关键。本论文通过原位聚合和热亚胺化,制备出一系列功能化石墨烯/聚酰亚胺复合材料,并对填料的形貌与结构,聚酰亚胺材料的性能进行了表征,本文主要开展了三个方面的工作:（1）首先利用环己基异氰酸酯（CI）对GO进行改性,得到功能化氧化石墨烯（FGO）纳米片,该纳米材料在基体中表现出良好的分散效果。FGO的加入显著影响了PI复合材料的宏观性能。加入2.0 wt%的FGO填料,复合材料的拉伸强度和拉伸模量分别增加了56.5%和43.8%。此外,由于FGO的加入,PI纳米复合材料的热稳定性和疏水性有了显著的提高。（2）通过在基体中掺杂十八烷基胺（ODA）功能化的氧化石墨烯（ODA-f GO）纳米片状材料来制备一系列聚酰亚胺复合材料（PI/ODA-f GO）。由于ODA-f GO纳米片的均匀分散以及与聚酰亚胺基体间强的相互作用,所制备的PI/ODA-f GO的机械性能、导电性能和热传导性能得到了显著提高。与纯聚酰亚胺相比,掺杂3 wt%的ODA-f GO的复合材料的拉伸强度增加了30.58 MPa,拉伸模量提高了1.54 GPa,导电率和热传导系数分别提高了1011倍和3倍。（3）采用对苯二胺对GO表面进行共价键功能化,得到氨基功能化氧化石墨烯（GO-NH2）,GO表面性质的改变使其在基体中能够均匀分散。改性后的GO-NH2中的氨基与PAA基体之间通过共价键结合产生强的界面相互作用,显著增强了复合材料（PI/GO-NH2）的机械性能、耐热性能和疏水性能。PI/3%GO-NH2纳米复合材料的拉伸模量和拉伸强度比PI分别提高了63%和54.5%,接触角增大了20°,耐热性能也明显增强。而且,PI/3%GO-NH2复合材料比PI/3%GO表现出更好的综合性质。