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本文依次用混酸和SOCl2对多壁碳纳米管（MWNTs）进行改性，并采用光电子能谱（XPS）和透射电镜（TEM）对改性前后的MWNTs进行表征。以二氨基二苯醚（ODA）和二苯甲酮四羧酸二酐（BTDA）为原料，以原位聚合法将改性碳纳米管掺杂聚酰亚胺（PI），制备PI/MWNTs复合材料。通过热重分析(TG)、动态力学分析(DMA)和电容测试对材料的热性能、动态力学和介电性能进行表征。结果表明：加入MWNTs后材料仍有很好的热稳定性，材料的动态力学性能随MWNTs增加而增强，在50℃和10wt％MWNTs时储能模量为2.307GPa,比纯PI提高23.1%；材料的介电常数随着MWNTs含量的增加明显提高，在1MHz和10wt%时介电常数为66.7，是纯PI的18.6倍，是一种综合性能优良的复合材料。