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环氧树脂由于其优越的性能被广泛的应用在各大领域，但其弱点是韧性差和耐热性能不高。本文研究利用具有优异力学性能和高耐热性能的碳纳米管和具有高韧性的聚氨酯来改性环氧树脂，以提高环氧树脂的韧性和耐热性能。采用混合氧化剂氧化了碳纳米管使其表面产生了大量羧基成为活化碳纳米管，并向环氧树脂基体中加入不同含量的活化碳纳米管制备碳纳米管/环氧树脂复合材料，实验结果表明活化碳纳米管和环氧树脂之间通过化学键相连，当活化碳纳米管含量为1.5%时，复合材料的剪切强度和冲击强度达到最佳值，18.87MPa和11.56KJ/m~2，相比纯环氧树脂分别提高了34.21%和104.60%。以甲苯-2,4-二异氰酸酯和聚乙烯醇为原料合成了端羟基聚氨酯预聚体，并向环氧树脂中加入不同含量的聚氨酯预聚体制备聚氨酯/环氧树脂复合材料，实验结果表明聚氨酯预聚体和环氧树脂之间通过化学键相连，当聚氨酯含量为15%时，复合材料的综合性能达到最佳，此时，剪切强度和冲击强度为23.96MPa和15.84KJ/m~2，和纯环氧树脂相比分别提高了70.55%和180.35%。所以，15%时聚氨酯的最佳配比。在15%PU-EP复合材料的基础上，分别加入不同含量的活化碳纳米管制备含有不同含量活化碳纳米管的CNTs-COOH/(15%PU-EP)复合材料，实验结果表明活化碳纳米管和15%PU-EP复合材料通过化学键相连，当活化碳纳米管含量为2%时，复合材料的综合性能达到最佳，复合材料的剪切强度和冲击强度均达到最大值27.08MPa和18.71KJ/m~2，相比15%PU-EP复合材料分别提高了13.02%和18.12%；相比纯环氧树脂分别提高了92.60%和231.15%。利用聚氨酯包覆不同含量的活化碳纳米管，并向环氧树脂中加入15%的包覆了不同含量活化碳纳米管的聚氨酯，制备了含有不同碳纳米管含量的15%(CNTs-COOH-PU)/EP复合材料，实验结果表明，活化碳纳米管和聚氨酯通过化学键相连，且环氧树脂和包覆了碳纳米管的聚氨酯也产生化学交联，当加入的聚氨酯包覆碳纳米管含量为3%时，冲击强度达到最大值21.15KJ/m~2，比15%PU-EP复合材料15.84KJ/m~2提高了35.23%，比纯环氧树脂5.65KJ/m~2提高了274.34%；当加入的聚氨酯包覆的碳纳米管含量为5%时，剪切强度达到最大值31.69MPa，比15%PU-EP复合材料23.96MPa提高了32.26%，比纯环氧树脂14.06MPa提高了125.39%。