本文对用于安全鞋头的环氧树脂/玻纤复合材料进行研究,利用差示扫描量热法(DSC)、红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、万能试验机对环氧树脂及其复合材料进行了表征与测试,研究了环氧树脂体系的固化行为,基于多个线性升温数据建立了 n级动力学模型和非模型动力学,对比和分析了 n级动力学模型和非模型动力学在描述该环氧树脂体系固化行为的适应性;考察了玻璃化效应对非模型动力学在预测固化行为时的影响及玻璃化效应对等温固化行为的影响;研究了环氧树脂/玻纤复合材料不同层次的结构与力学性能的关系,得到以下结论:一、相对于n级模型的不准确性,非模型动力学能够更准确地描述和预测该环氧树脂体系的固化行为(在玻璃化转变温度以上),为固化条件的选择提供一定的指导价值。二、环氧树脂体系的固化度(α)和玻璃化温度(Tg)随时间的变化在高温(90、120℃)和低温(50、60℃)下有着明显的不同,低温下,α和Tg随着时间的增大从某一固化度开始,α和Tg的增长变得很缓慢,甚至停止。另外,非模型动力学(MFK)在低温条件的预测曲线会从某一固化度开始高于实验值,一般在低于反应温度5～7℃时开始出现偏离。三、在复合材料的化学结构上,当固化剂用量为化学计量时,固化物的放热焓值和玻璃化转变温度最高,复合材料力学性能最佳;在物理结构上,当橡胶含量为15%时,基体树脂与玻纤界面粘结最好,复合材料的增韧效果最好;在织态结构上,发现通过混杂纤维或改善复合材料的界面或改变铺层顺序等方法都能够提高复合材料的力学性能。四、基于上述复合材料的相关研究,成功地应用于安全鞋头的制作中,所开发工艺试生产安全鞋头样品符合欧洲标准EN12568:2010。工艺具有不使用有机挥发物、连续施胶、低耗、高效的特点。