聚酰亚胺(PI)是因其突出的机械性能、耐热稳定性、低介电性能以及耐化学腐蚀性等综合性能而被广泛的应用在微电子、隔膜、涂料、航天航空以及粘合剂等多个领域。芳香族PI分子链通常刚性较大,而且分子间作用力较强,这就使得聚合物分子链间的堆积很紧密,一般都具有难溶、难熔、加工成型困难等缺点,通过引入大体积、非芳环结构能克服芳香族PI的这些缺陷,但在一定程度上又会降低材料的热力学性能,从而限制它在一些领域的应用。石墨烯是一种新兴的碳材料,其优异的各项综合性能使其从被发现之初,就受到极高的关注。石墨烯独特的二维单层结构造就了其在光学、电学、热学和力学性能上的优势,已有研究证明可以在保持芳香族PI固有热性能前提下,进一步改善聚酰亚胺材料在力学及电学等方面的性能。鉴于上述理论研究背景,我们选用还原氧化石墨烯(RGO)纳米片来对聚合物材料进行改性,以制备石墨烯负载的聚合物纳米复合材料。由于石墨烯分子片层间存在较强的相互作用力,使得石墨烯分子自身容易发生团聚现象,不利于其在PI中的均匀分散,进而影响其对聚合物性能的改善。本实验在研究石墨烯对聚合物性能改善的同时,选用柔顺性不同的聚合物链,以期研究聚合物骨架结构的柔性对石墨烯分散性的影响。我们的研究工作如下:其一,用改性Hummers法,将天然石墨粉氧化得到了氧化石墨,然后超声剥离、离心处理,得到了石墨烯的衍生物—氧化石墨烯(GO)悬浮液,然后用水合肼(N2H4)做还原剂对其进行还原,得到了终产物还原氧化石墨烯(RGO)。其二,用4,4’-二氨基二苯醚(4,4’-ODA)以及联苯四甲酸二酐(BPDA)为单体,制备了不同RGO添加量的RGO/PI复合材料薄膜,并与相同百分含量的GO/PI复合材料对照。我们对两个系列的材料的介电性能、热性能以及机械性能进行了研究,发现石墨烯的加入明显提升了聚合物的导电性,同时对聚合物的拉伸模量、拉伸强度以及储能模量(E’)也有很明显的改善。在添加量为1.0wt%、60 oC时,GO/PI薄膜的E’为2525.4 MPa,而RGO/PI薄膜的E’为2844.9 MPa,比纯的PI分别增加了119.1%和146.8%,RGO负载的薄膜提升的最明显。其三,采用BPDA分别与4,4’-ODA,1,1-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]环己烷(BAPCH)和1,1-双[4-(4-氨基-2-三氟甲基苯氧基)苯基]环己烷(BATFPCH)反应作为主链结构,制备了三个系列的柔顺性不同的RGO/PI复合材料薄膜,进行了对照研究。我们发现,RGO的添加对三个系列的复合材料的导电性能都有明显的改善,聚合物主链中引入环己基和CF3结构对提升材料的光学性能、降低吸水性方面是非常有效的。CF3的引入对材料的刚性有一定的削弱作用,RGO的添加可以抵消这一作用,因此通过适量的控制RGO的添加量来对脂环族PI的机械性能进行一定的改善。最后,我们将以上实验的BPDA换成柔性的ODPA与以上三种二胺聚合,在添加石墨烯的情况下合成了三种柔顺性更好的聚合物,结合上面的实验结果,通过对其进行SEM表征,我们进一步证明了聚合物的柔性对石墨烯在其中的均匀分散是有益的。