本发明涉及PET材料技术领域，具体公开了一种石墨烯改性PET薄膜材料及其制备方法，本发明在利用球磨法将石墨制作成石墨烯的时候，加入超临界二氧化碳和乙二醇，利用超临界二氧化碳的流体状态把乙二醇带入石墨烯片层中并分散均匀，使得超临界二氧化碳将石墨烯的边缘羧基化后，该边缘羧基化的石墨烯上的羧基立即与乙二醇发生酯化反应得到改性石墨烯，再利用该改性石墨烯与对苯二甲酸、乙二醇进行缩聚反应等形成石墨烯改性PET复合材料粒料，再经过拉伸挤出得到石墨烯改性PET薄膜材料。本发明的石墨烯与PET基体能够更加稳定地进行结合，从而大幅度地提升了石墨烯在PET基体中的阻隔效应，提升了石墨烯改性PET薄膜材料的整体阻隔性能。