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聚合物/碳纳米管(CNTs)复合材料由于其优异的性能被广大科研工作者广泛关注。碳纳米管与聚合物的复合可以实现组元材料的优势互补或加强。CNTs在高聚物中分散性好坏对复合材料性能至关重要,可以通过各种方法改性CNTs或采用先进的复合技术来提高其在高聚物基体中的分散性。本文选用超声混酸处理和胺处理两种方法改性处理原始多壁碳纳米管(MWCNTs-p),用红外光谱(FTIR)、光电子能谱仪(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)等手段研究改性前后MWCNTs的物理化学变化。分析结果表明,混酸处理得到的碳纳米管(MWCNTs-Ac)表面接枝有大量-OH、-COOH等含氧官能团,胺处理后得到的碳纳米管(MWCNTs-Am)表面成功地接枝有-NH2官能团。处理后,MWCNTs被打断,长度显著变短,外径减少但管壁结构仍然保持完好。处理后的MWCNTs在极性溶剂水、二甲基乙酰胺(DMAc)中有良好的分散性。研究了一步法和两步法合成聚醚酰亚胺(PEI),综合考虑各因素,选取二步法为最佳合成方法;以Flynn-Wall-Ozawa方法求解热力学参数,计算出PEI膜的热降解活化能E为159.689kJ/mol ,指前因子A为3.3487×1010min-1,反应级数n为2.62。采用原位聚合法制备不同类型碳纳米管(MWCNTs-p、MWCNTs-Ac和MWCNTs-Am)和PEI的复合膜。用红外光谱(FTIR)、示差量热扫描仪(DSC)、扫描电子显微镜(SEM)和拉伸强度测试等手段研究三种复合膜的形态结构与性能。分析结果表明,MWCNTs-p与基体亲和性差且大量团聚,MWCNTs-Ac与MWCNTs-Am在基体PEI中的分散均匀,在PEI基体中良好的分散性和亲和性使得复合膜的玻璃化转变温度(Tg)和拉伸强度均增加。但随着添加量的增加,出现部分团聚现象致使膜性能有下降的趋势。添加量为0.5%的PEI/MWCNTs-Am复合膜具有最佳的力学性能。气体分离性能的研究结果表明加入MWCNTs后复合膜还能保持PEI膜优异的气体分离性能和抗CO2塑化性能,其力学性能的提高可以使气体分离膜在更苛刻的条件下使用。