多臂液晶（multi-arm liquid crystal）在分子量上通常介于小分子液晶和高分子液晶之间,而随之带来的多臂液晶的性能也通常能够介于小分子和高分子液晶之间,具有很高的理论研究和实际应用价值。液晶环氧树脂（liquid crystalline epoxy resin）能够很好地将液晶物质的多种优良特点应用到环氧树脂这种应用广泛的热固性树脂中,从而改进环氧树脂的性能。其中,使用液晶环氧增韧填料来改进环氧树脂的机械性能是一个典型而具有宽广应用前景的增韧手段,因而被广泛研究并备受瞩目。本论文设计并合成了两种具有1000～2000间的中等分子量具有不同类型核心的多臂液晶化合物（QTPM、TTPM）,以期研究多臂液晶独特的特点并进一步研究分子设计中多臂液晶核心的结构对多臂液晶性能的影响。通过傅里叶变换红外光谱（FT-IR）和核磁共振氢谱（1H-NMR）表征确定了合成的产物与分子设计相符。进一步使用热重分析（TGA）、示差扫描量热分析（DSC）、偏光显微分析（POM）和X射线衍射图谱分析（XRD）深入系统地研究了这两种多臂液晶的热性能和液晶性能。研究发现,QTPM在热性能和液晶性能上表现出诸多典型的液晶聚合物的特征:QTPM具有一个较低的玻璃化转变温度（121.0℃）和宽达119.0℃的液晶区间,在液晶区间内QTPM表现为向列相液晶,并且观察到了样品的粘度随着温度升高而线性下降的熔融过程。TTPM有别于QTPM和绝大多数液晶物质,表现出独特的热性能和液晶性能。TTPM具有一个结晶度较低的熔点（127.9℃）,其104.1℃的液晶区间被分为两个部分:在POM下表现为属于向列相的细密扭曲纹影织构和同样属于向列相的高流动性滴状织构,对应着TTPM在不同温度区间的聚集形式。根据综合分析推测:TTPM在经过熔点进入低温液晶区间时,多臂液晶中占分子质量多数的液晶臂能够自由摆动同时部分刚性核心依然聚集在一起形成分子团簇,导致液晶基元的取向有序性排列受限,形成了塑性中间相;随着温度进一步升高,经过一个快速集中的吸热现象,分子团簇分解,整个液晶分子自由移动而表现出了类似于小分子液晶的性能。TTPM在热性能和液晶性能上充分表现了多臂液晶兼具液晶聚合物和小分子液晶各自特点的特性。随后,将TTPM作为液晶环氧填料的前驱体进行实际应用,合成了液晶环氧树脂ETTPM。同样的,ETTPM的结构也被FT-IR和1H-NMR所表征。热性能和液晶性能研究表明ETTPM继承了 TTPM的大部分热性能与液晶性能,包括特别的熔融过程,这些特性能够使ETTPM更好的发挥液晶环氧增韧填料的作用。经过DSC动态固化分析确定了适合ETTPM的固化剂4,4’-二氨基二苯甲烷（DDM）和合适的固化温度130℃。运用DSC静态固化分析和POM研究了 ETTPM/DDM体系在130℃下的固化过程,证明了 ETTPM满足作为液晶环氧增韧填料的要求。最后,为了验证ETTPM的实际增韧效果,将其与双酚A类环氧树脂E51共固化制备了液晶环氧填料增韧环氧树脂复合材料。独创性地利用复合材料中的各向异性域对光线的散射作用观察和探究了复合材料中各向异性域的存在和分布情况。通过冲击性能测试和拉伸性能测试实际评估了复合材料的机械性能,测试结果表明ETTPM对于改进E51环氧树脂的机械性能具有显著性效果。为了进一步探究ETTPM对于复合材料的增韧机理,使用POM和扫描电子显微镜（SEM）研究了冲击断面。研究发现,复合材料中的各向异性域使冲击裂纹变形和分裂,并在冲击断面上产生塑性形变,这些对于复合材料韧性的增强起到了重要作用。