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碳纳米管(CNTs)具有良好的热学、电学和力学性能，是一种理想的增强材料，经常被运用在复合材料当中。但是由于CNTs的径向纳米尺寸效应、巨大比表面积和高的表面能，导致CNTs很容易在聚合物中团聚，分散性较差。CNTs/聚合物基复合材料的制备重点是CNTs在聚合物中分散均匀，并与基体间具有牢固的界面结合能，因此需要对 CNTs 进行表面改性，使 CNTs 表面形成易于参加反应的基团。CNTs 表面改性最常用的方法是酸氧化法，在 CNTs 表面形成羧基(-COOH)或羟基(-OH)基团，再通过酯化、酰胺化、或环氧开环反应等后续反应，达到化学修饰的目的。但这些过程涉及使用高毒性的试剂，产生大量的废气或液体，反应条件苛刻，而且损伤碳骨架结构。因此急需采用安全有效的改性方法，对CNTs进行表面改性，提高CNTs在聚合物中的分散性，增强CNTs与聚合物基体的界面相互作用。本研究提出了热致改性和光致改性两种改性方法，将巯基基团(-SH)接入到 CNTs 表面上来，通过简单有效的方法制备巯基改性碳纳米管(SH-CNTs)，研究了 SH-CNTs的制备条件，探讨了不同改性方法对SH-CNTs的影响。并且利用-SH基团的化学活性，将SH-CNTs运用到 CNTs/环氧树脂复合材料当中，研究 SH-CNTs 对环氧树脂的增强作用。 本研究首先利用元素硫(S)对CNTs进行表面改性，在185℃的高温或者是在紫外光的照射下使元素 S 发生开环反应，形成多硫自由基。由于CNTs表面含有大量的碳碳双键，多硫自由基与其发生自由基反应，在CNTs表面形成了多硫键。由于多硫键能量低，在弱还原剂的作用下能迅速发生断裂生成巯基，因此使用硼氢化钠(NaBH4)进行还原，最终制备出SH-CNTs。利用此原理分别制备出热致巯基改性多壁碳管(H-MWNT-SH)和光致巯基改性多壁碳管(UV-MWNT-SH)。讨论两种方法的反应条件，制备出热致巯基改性单壁碳管(H-SWNT)和光致巯基改性单壁碳管(UV-SWNT)。研究结果表明：H-MWNT-SH的反应时间设定为24h (H-24)，UV-MWNT-SH的最佳反应条件为：反应原料质量比2:1，反应时间1h (UV-2-1)。从XPS的结果来看，由于热致改性的过程中混入了氧(O)元素，而光致改性的氛围较纯净，因此H-MWNT-SH中的S元素含量比UV-MWNT-SH稍高，但UV-MWNT-SH中-SH基团实际含量更高且更纯净。由于SWNTs表面曲率较大且反应活性更高，H-SWNT和UV-SWNT上接枝的-SH基团比巯基改性多壁碳管(SH-MWNTs)更多，且UV-SWNT中-SH基团的含量比H-SWNT更高。 其次，利用MWNTs表面接枝-SH基团的高反应活性，将两种巯基改性多壁碳管(SH-MWNTs，H-24和UV-2-1)分别与1-十二烯(12-烯)、1,2-环氧十二烷(12-环氧)、正十八硫醇(18-SH)和2,2’-二硫二乙醇分别发生巯基-烯反应、巯基-环氧开环反应、巯基的氧化反应和巯基-二硫键交换反应，一方面进一步证明巯基基团的接枝，另一方面通过后改性证明了利用SH-MWNTs制备多种功能化碳纳米管的可能性。其中SH-MWNTs与18-SH发生巯基氧化偶联形成的S-S键可被NaBH4还原，脱去接枝的烷基链，也能与2-巯基乙醇(βME)发生巯基-二硫键交换反应，使βME直接取代表面的烷基链，证明了对SH-MWNTs进行动态改性的可行性。对比实验表明未改性的纯MWNTs不能与上述功能性分子发生接枝反应，而H-24和UV-2-1均能发生巯基-烯、巯基-环氧基反应、巯基的氧化还原反应和巯基-二硫键交换反应，说明SH-MWNTs上成功接入了-SH基团。TG结果表示：UV-2-1发生上述反应后，其失重要比H-24反应后产物的失重高，证明了紫外光照射制备的SH-CNTs上-SH基团含量更高，因此后续实验中SH-CNTs制备方法采用紫外光照法(UV-2-1)。 最后，将 UV-2-1 与 E51 型环氧树脂进行复合，制备出 SH-CNTs/epoxy 复合材料，并将其与纯碳纳米管添加的复合材料(MWNTs/epoxy)进行比较，研究 SH-CNTs 对环氧树脂的增强效果。研究结果表明：随着MWNTs和SH-CNTs的添加，MWNTs/epoxy和SH-CNTs/epoxy复合材料的玻璃化转变温度(Tg)比neat epoxy有所增加，在相同的添加量下，SH-CNTs/epoxy的Tg均比MWNT/epoxy的Tg要高。当添加量达到0.5wt%时，两种复合材料的Tg达到最大，且SH-CNTs/epoxy-0.5的Tg比MWNT/epoxy-0.5更高，说明SH-CNTs对环氧树脂 Tg的增强效果更好。DMA 结果表示，当 MWNTs 和 SH-CNTs的含量均达到0.3wt%时，MWNTs/epoxy-0.3和SH-CNTs/epoxy-0.3复合材料的储能模量达到最大值，MWNTs/epoxy-0.3的储能模量比neat epoxy增加了40.8%，而SH-CNTs/epoxy-0.3的储能模量比neat epoxy增加了73.8%。拉伸结果表示，当MWNTs和SH-CNTs的含量均达到 0.3wt%时，两种复合材料的弹性模量达到最大，MWNTs/epoxy-0.3的弹性模量比neat epoxy增加了19.2%，SH-CNTs/epoxy-0.3的弹性模量增加了37.7%。当MWNTs和SH-CNTs的含量均达到 0.1wt%时，两种复合材料的拉伸强度达到最大值，MWNTs/epoxy-0.1的拉伸强度比neat epoxy增加了29.3%，而SH-CNTs/epoxy-0.1增加了44%。上述数据表明，在相同的含量下，SH-CNTs对环氧树脂的增强效果明显比MWNTs好很多，添加很少的SH-CNTs就能对环氧树脂起到很好的增强效果。SEM结果表明：SH-CNTs在环氧树脂中分散性较好，与基体的界面作用力更强，是以SH-CNTs对环氧树脂的增强效果更好。