采用共价接枝法对氧化石墨烯进行化学修饰得到功能化氧化石墨烯，以其作为增强填料，通过溶液插层法制备了功能化氧化石墨烯/聚苯乙烯复合材料，利用扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪、热重分析仪、X射线光电子能谱仪等分析手段进行了测试表征。结果表明：共价接枝在氧化石墨烯表面的有机功能基团含量达到了7 %（质量分数）；经过功能化修饰的氧化石墨烯可以较好地分散在乙醇、N，N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二氯甲烷、苯乙烯等有机溶剂中，其中在乙醇中的分散浓度高达5mg/mL。功能化氧化石墨烯良好的分散性可以提高与聚苯乙烯基体的界面结合强度，从而有效抑制聚苯乙烯分子链段的运动，增强复合材料的耐热稳定性。功能化氧化石墨烯添加量为2.0%（质量分数）时，复合材料外推起始分解温度、玻璃化转变温度分别提高51.7℃和10.8℃。