石墨烯是一种仅单原子厚度的二维碳纳米材料。自2004年发现以来,由于其具有高导电率、高导热率、优异的机械强度等性能,吸引着大批研究者的关注。然而,石墨烯的制备至今仍停留在氧化还原法、溶剂法等手段上,这些方法各具优缺点,例如氧化还原法产率高,但缺陷大;溶剂法质量高,但产率低等。同时,因石墨烯缺少活性官能团,在常用溶剂中又分散差,限制了其在很多领域上的应用。近年来,关于氧化石墨烯改性的报道层出不穷,而对于高质石墨烯改性的报道却很少。本论文针对高质石墨烯的制备及改性的问题,采用插层石墨层层剥离法,辅以溶剂超震批量制备了高质石墨烯;接着通过边缘磺化反应及阴离子聚合包覆修饰,制备了石墨烯纳米复合材料;最后对高质石墨烯在导热硅橡胶中的应用进行了较为系统的研究。具体工作内容如下:1)基于微机械剥离法以及溶剂法的条件,设计石墨自内而外层层剥离以生产石墨烯,以一阶石墨插层化合物为原料,通过膨胀处理并辅以超声振荡以获得石墨烯分散液,干燥后获得1-5层较高质量的石墨烯。运用透视电镜、扫描电镜、X射线衍射、拉曼等对产物进行表征。研究发现,所得石墨烯二维尺寸可基于鳞片石墨大小控制、共轭结构缺陷程度低(ID/IG=0.12)、具有优异的导电性(2.6×105 S/m)。2)近年来石墨烯的改性主要是面上反应跟边缘反应。面上反应能很好改善石墨烯的分散性,但结构破坏严重。本文主要采用以磺化反应为主的边缘改性及阴离子聚合包覆改性的形式实现石墨烯在常规溶剂中的分散,通过红外、热重、拉曼、扫描电镜等表征表明,石墨烯的磺化度约1%wt,结构较为完整(ID/IG=0.17),而阴离子聚合包覆改性的石墨烯结构不发生变化,两种改性均能使石墨烯在常用溶剂中获得较好的分散。3)将石墨烯添加到加成型硅橡胶中以考察其对硅橡胶一些性能的影响,从而对相关研究起到指导意义。研究发现添加3份石墨烯时,复合材料导热率为0.35W/m.K,电阻率达3.3×109Ω·cm,且有效降低材料20%的硬度,但对硅橡胶增黏作用大;而当石墨烯与氧化铝填料并用时,对其导热协效分析发现,1-3份石墨烯对50-100份氧化铝协效作用最大,但当氧化铝用量超过250份后,则基本没有协效的作用。