作为国家科技发展战略的重要组成部分,新材料技术列为21世纪重点发展的高新技术之一,有机高分子及其复合材料是新材料领域内的重要组成部分,随着高科技行业的飞速发展使得其在学术研究及工业应用领域都取得很大进步,同时为满足更为苛刻的要求,高分子材料的高性能化也成为未来发展的必然趋势。双邻苯二甲腈树脂是一类独特的高性能热固性材料,是由邻苯二甲腈单体在加热催化剂条件下通过腈基的加成聚合反应形成高度交联结构的聚合物,聚合过程中无小分子副产物放出。另外,由于邻苯二甲腈树脂含有大量的极性腈基,对多种纤维表面具有较好的粘附性,因此此类树脂也被广泛地应用于纤维增强复合材料的制备中。由于其具有突出的热稳定性,优异的化学稳定性,良好的机械性能,优良的防潮性,耐火性,和良好的加工性能,因而在航空航天、船舶、机械、电子等领域有多种潜在的应用。然而,双邻苯二甲腈还是有一些不足之处:其单体熔融温度高,加工窗口窄,固化温度高且速度慢;高的交联密度和刚性结构使固化后的树脂脆性较大;对复合材料功能化的研究较少使其应用受到一定的限制。针对上述存在的问题,本论文设计合成具有高冲击韧性的耐高温热塑性树脂作为热固性基体的增韧剂,对研制的热固性树脂基体进行增韧改性制备了综合性能优异的耐高温热固性树脂基材料。利用多壁碳纳米管/石墨烯纳米片对双邻苯二甲腈树脂进行功能性填充改性研究复合材料的导电性能。具体研究内容如下:为了解决双邻苯二甲腈树脂等热固性树脂交联后脆性大的问题,本文通过设计合成增韧剂—含腈基与双键侧基的联苯型聚醚砜(aPPSU-CN)来提高双邻苯二甲腈树脂的韧性。PPSU树脂分子链中的苯醚和联苯结构赋予聚合物骨架柔韧性,使其具有高韧性、高伸长率以及高冲击强度,另外还具有优异的力学性能、热氧化稳定性、耐水解性等。APPSU-CN中的腈基侧基可以与邻苯二甲腈低聚物发生交联反应,形成共交联结构,从而提高两相间的相互作用和相容性。APPSU-CN的引入使增韧体系腈基相对浓度降低从而降低了交联密度,而双键侧基可以在复合材料固化过程中交联来抵消这部分影响,使复合材料可以保持原有的优异热稳定性和较高的残炭率。对增韧固化材料的机械性能研究后发现,在aPPSU-CN含量达到16 wt%时,断裂应变由纯树脂的2.17%提高到了7.00%;其断裂能由4.00kJ/m~2,提高到了52.34 kJ/m~2,这说明材料的韧性得到了显著的提高,加入的增韧剂aPPSU-CN对双邻苯二甲腈树脂起到了增强又增韧的效果。扫描电镜观察增韧材料的形貌表明,断裂面粗糙不平,出现许多高低不平,大小不一的碎状的结构,这是伴随在断裂过程中材料吸收了大量能量,证明了机械性能研究得到的结果。本文通过添加未经改性的多壁碳纳米管和石墨烯纳米微片,运用溶液共混法制备多壁碳纳米管(MWNTs)/石墨烯纳米微片(GnPs)混杂填充双邻苯二甲腈导电复合膜材料。利用石墨烯纳米微片和碳纳米管改性的聚合物,不仅可以发挥协同效应有利于两者的分散,而且,所得复合材料表现出了单一填料改性所不具备的优点。在保持纳米填料添加总量一定的情况下,通过改变多壁碳纳米管和石墨烯纳米微片的比例来研究固化后复合材料的热稳定性、导电性、机械性能。研究发现当复合体系的MWNTs与GnPs的比例为9:1时,复合材料的综合性能最好,交联复合膜失重5%的温度以及800~oC时的残碳率只有略微的降低,导电性能也有较大的改善,机械性能也较之MWNTs与GnPs的比例为10:0要好,这说明MWNTs与GnPs发挥了协同作用,扫描电镜的表征结果也说明了二者的协同作用有助于MWNTs和GnPs的分散。