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树脂基碳纤维复合材料拥有高模、高强、重量轻等优良的力学性能表现出比较广泛的应用前景。近些年来,由于航空和航天等领域技术的迅猛的发展,其对碳纤维增强树脂的复合材料的综合性能也提出了更高的要求,特别是树脂基体在低温条件下的耐低温性能有着更加严格的要求。本文采用化学接枝的方法成功制备了结构可控的聚氨酯改性环氧(HPU-EP),实现了对复合材料用环氧树脂的有效增韧,在此基础上系统探究了 HPU-EP和MWCNTs对环氧复合材料常温及低温力学性能的影响机制,为高性能复合材料的制备提供了基础数据和理论支持。主要工作如下:采用聚醚型多元醇和异氰酸酯等单体合成了主链端基为-NCO的聚氨酯预聚体,进而将聚氨酯(PU)的链段化学接枝到环氧的主链上成功制备了聚氨酯改性环氧(HPU-EP)。采用FT-IR表征了改性后的环氧树脂的分子结构,结果表明,聚氨酯(PU)的链段成功接枝到环氧分子链上;采用GPC对产物进行分子量及其分布的表征,结果表明,合成的产物分子量可控;系统研究了 HPU-EP的含量等对环氧树脂常温和低温下力学性能的影响规律。测试结果表明:聚氨酯改性的环氧在室温下和低温的条件下,使环氧树脂基体的整体力学性能得到一定程度的提升,特别是在低温的条件下也能有比较好的增强和增韧的效果。当聚氨酯改性环氧树脂的质量百分含量为30%的条件下,复合材料会表现出最佳的综合性能,其拉伸强度在室温下和低温77K下分别提高12.5%和29.3%,冲击强度也分别提高30.8%和62.3%。所得制备得到的改性环氧树脂在液体成型工艺用耐低温树脂体系及复合材料中具有很多的应用潜力;系统研究了 MWCNTs含量等对环氧树脂常温和低温下力学性能的影响规律。测试结果表明适量的纳米级粒子的引入,整个树脂体系的力学性能会出现先上升然后降低的趋势,其主要的耐低温机理是:纳米粒子的均匀加入降低了体系的交联密度,并且在受力时可以形成空穴结构,可以有效的引发更多的裂纹并钝化裂纹的生长从而吸收冲击能量增加耐低温性能,但含量过多会出现团聚现象,整个体系的性能会受到影响。