低聚笼型倍半硅氧烷(POSS)是一种有机/无机纳米杂化材料,能够以物理共混或化学交联的方式引入到各类聚合物中,POSS能够与聚合物实现真正意义上的分子级复合,能够显著提升聚合物的机械力学强度、热稳定性、阻燃性、抗氧化、抗老化等性能。本论文合成环氧POSS,利用环氧POSS对环氧树脂改性进行研究。本文采用水解缩合法先合成八乙烯基POSS,研究硅烷偶联剂单体、溶剂种类、催化剂(盐酸)浓度、反应时间和反应温度对其合成的影响。通过傅里叶红外光谱(FT-IR)、核磁共振硅谱和氢谱(NMR)、质谱、液相色谱和粉末X射线衍射测试(XRD)等测试手段,对八乙烯基POSS的结构和纯度进行了表征。实验结果表明最佳合成工艺为硅烷偶联剂单体为乙烯基三甲氧基硅烷、溶剂为丙酮、催化剂盐酸浓度为6 mol/L、反应时间为48 h、反应温度为40℃,制备了纯度97%的八乙烯基POSS。在实验室基础上放大20倍反应,验证了最佳工艺适用于量产。以八乙烯基POSS为原料制备环氧POSS,以间氯过氧苯甲酸和间接合成的过氧乙酸为氧化剂环氧化八乙烯基POSS,对产物进行傅里叶红外光谱(FT-IR)、质谱、液相色谱等测试手段,确定了间氯过氧苯甲酸作为氧化剂、二氯甲烷作为溶剂可以更好的控制环氧化程度,可以得到笼型八个顶角全部环氧化的环氧POSS。制备的环氧化程度最高的环氧POSS与E-51树脂复合,环氧POSS/树脂复合材料,通过傅里叶红外光谱分析,表明环氧POSS与环氧树脂体系发生化学反应,形成交联网状结构。EDS元素分析表明环氧POSS均匀的分布在环氧树脂中。对环氧POSS、POSS改性环氧树脂在室温、150℃和200℃下的力学性能进行表征,结果表明当环氧POSS添加量为4mass%时,复合材料的弯曲性能和拉伸性能最好,室温、150℃和200℃下改性的环氧树脂弯曲强度为148.9 MPa,12.4 MPa和6.7MPa,较纯环氧树脂分别提高了42.1%、181.8%和272.2%;室温拉伸强度分别提高5.2%。