Изобретение может быть использовано при изготовлении эпоксидных композиций. Поверхность углеродных нанотрубок (УНТ) фторируют путем обработки порошка не функционализированных нанотрубок газообразным фтором. Затем замещают фтор целевым молекулярным фрагментом в присутствии каталитических количеств пиридина. Реакцию замещения фтора молекулярным фрагментом с двумя или более эпоксидными группами осуществляют в растворе 50-60% эпоксидиановой смолы ЭД20, 1-5% эпоксиноволачной смолы ЭН-6, 50-80% эпоксидной алифатической смолы ДЭГ-1 в N-метилпирролидоне или диметилформамиде. Реакцию замещения фтора молекулярным фрагментом с двумя или более аминогруппами осуществляют в растворе 1-5% диаминодифенилметана, диаминодифенилсульфона, анилиноформальдегидной смолы СФ-341А, полиаминополиэтилена в N-метилпирролидоне/диметилформамиде. Одновременно с замещением фтора указанными молекулярными фрагментами проводят диспергирование обработкой ультразвуковым концентратором при частоте 22 - 44 кГц, мощности излучения 30 - 40 Вт/см2 и передаваемой энергии 0,2 - 0,8 кВт⋅ч/л. Концентрация УНТ 1 - 2 г/л. Получают УНТ, ковалентно-функционализированные молекулярными фрагментами, включающими эпоксидные или аминогруппы. Изобретение обеспечивает высокую степень функционализации. 2 з.п. ф-лы, 9 ил., 3 табл., 4 пр.