由于比强度和比刚度高、耐腐蚀、抗疲劳等优点，纤维增强树脂基复合材料(FRPs)被广泛应用于航空航天、汽车、运动器材等领域。其中，层合结构是最常见的工程应用形式，在实际应用中，当面临横向或压缩载荷时，层合结构由于较弱的层间结构和层间性能，易发生分层损伤。分层的出现会降低FRPs的机械性能和结构完整性，最终导致结构失效。为提高层合结构的层间性能，传统方法是基体树脂增韧、铺层设计优化、缝合或添加韧性插层或夹层，这些解决方法均能取得显著的成效。另一方面，目前应用成熟的FRPs的基体通常为热固性基体，一般是不可降解或回收的环氧树脂，随着FRPs应用越来越广泛，报废的FRPs必将对环境造成潜在的影响。为应对这一挑战，近年来，各国学者开展了自修复FRPs的研究，通过对裂纹进行修复来抑制裂纹的扩展，进而恢复FRPs的力学性能并延长其使用寿命。根据是否需要修复剂，自修复复合材料可分为外援型和本征型两种。由于修复剂补给受限，大部分外援型自修复材料通常不能实现多次自修复，且存在制备技术不成熟、价格昂贵、可修复目标材料有限的缺点。而本征型自修复材料则主要是利用材料本身的化学结构特性来实现自修复，主要包括开发具有可逆反应的基体体系、或者引入超分子聚合物或热塑性共聚物到基体中形成新的可发生化学反应来实现自修复的基体体系。其中，基于热塑性共聚物的自修复体系不但可以实现多次修复，且制备方法简便，对外界刺激的响应较为迅速，因而可实现快速修复，易于实现工业化应用。但是，热塑性共聚物的引入往往会降低FRPs的面内性能和层间强度。基于此，本文在现有研究基础上，针对FRPs层合板，制备了基于聚乙烯-甲基丙烯酸(EMAA)共聚物的插层，并通过引入高强高模量的碳纳米管(CNTs)进行改性，以降低EMAA对层合板强度的影响，从而详细探讨了不同微观结构CNTs/EMAA对Ⅰ型和Ⅱ型层间断裂韧性(GIC和GIIC)、层间剪切强度(ILSS)和弯曲性能的影响，以及对分层裂纹的修复性能。
　　(1)首先，设计和制备CNTs/EMAA修复插层，并探讨了其修复机制。
　　针对常见的一种环氧树脂体系，以玻璃纤维为增强纤维，并选用合适的环氧树脂固化剂，通过手糊工艺制备了单向板。设计和制备了三种层间裂纹的修复插层，分别是纯EMAA网格、CNTs/EMAA实体膜(无孔)和CNTs/EMAA夹芯膜(多孔)。然后，根据EMAA的熔点(Tm)和环氧固化体系的玻璃态转变温度(Tg)，主要是通过红外光谱(FTIR)表征方法分别对环氧/固化剂/EMAA体系以及环氧/固化剂/CNTs/EMAA体系，在固化反应过程和修复过程中可能存在的化学反应进行了探讨，从而确定了固化和修复工艺参数，以及修复的化学机制。进一步，将修复插层引入中间层间界面，制备了相应的单向板。
　　(2)其次，探讨分析了纯EMAA网格、CNTs/EMAA实体膜和CNTs/EMAA夹芯膜的增韧或增强作用。
　　相比空白板，对于GIC，纯EMAA网格提高GIC约为121.1%，CNTs/EMAA实体膜提高GIC约为13.8%，CNTs/EMAA夹芯膜提高GIC约为34.6%；对于GIIC，纯EMAA网格提高GIIC约为71.0%，CNTs/EMAA实体膜降低GIIC约为27.5%，CNTs/EMAA夹芯膜提高GIIC约为19.6%；对于ILSS，纯EMAA网格降低ILSS约为34.7%，CNTs/EMAA实体膜降低ILSS约为19.8%，CNTs/EMAA夹芯膜降低ILSS约为28.6%；对于弯曲强度，纯EMAA网格降低弯曲强度约为43.6%，CNTs/EMAA实体膜降低弯曲强度约为39.6%，CNTs/EMAA夹芯膜降低弯曲强度约27.2%；对于弯曲模量，纯EMAA网格降低弯曲模量约为37.8%，CNTs/EMAA实体膜降低弯曲模量约为67.1%，CNTs/EMAA夹芯膜降低弯曲模量约为22.5%。
　　可以看出，纯EMAA网格、CNTs/EMAA实体膜和CNTs/EMAA夹芯膜对GIC起到提高作用，纯EMAA网格对GIC的提高作用最大，CNTs/EMAA实体膜对GIC的提高作用最小；纯EMAA网格和CNTs/EMAA夹芯膜对GIIC起到提高作用，CNTs/EMAA实体膜对GIIC起到降低作用；纯EMAA网格、CNTs/EMAA实体膜和CNTs/EMAA夹芯膜对ILSS、弯曲强度和弯曲模量起到降低作用，CNTs/EMAA实心膜对ILSS的降低作用最小，纯EMAA网格对ILSS的降低作用最大，CNTs/EMAA夹芯膜对弯曲强度的降低作用最小，纯EMAA网格对弯曲强度的降低作用最大，CNTs/EMAA夹芯膜对弯曲模量的降低作用最小，CNTs/EMAA实心膜对弯曲模量的降低作用最大。
　　(3)最后，探讨分析了纯EMAA网格、CNTs/EMAA实体膜和CNTs/EMAA夹芯膜对分层裂纹的修复性能。
　　相比各自初始的性能，对于GIC，纯EMAA网格、CNTs/EMAA实体膜和CNTs/EMAA夹芯膜的第一次修复率分别约为108.4%、86.5%和115.3%，第二次修复率分别约为118.6%、80.8%和129.4%；对于GIIC，纯EMAA网格、CNTs/EMAA实体膜和CNTs/EMAA夹芯膜的第一次修复率分别约为108.5%、81.8%和92.5%；对于ILSS，纯EMAA网格CNTs/EMAA实体膜和CNTs/EMAA夹芯膜的第一次修复率分别约为86.6%、69.0%和93.9%。
　　可以看出，纯EMAA网格、CNTs/EMAA实体膜和CNTs/EMAA夹芯膜对GIC、GIIC和ILSS均起到了一定的修复作用。CNTs/EMAA夹芯膜对GIC的修复作用最佳，CNTs/EMAA实体膜对GIC的修复作用最差；纯EMAA网格对GIIC的修复作用最佳，CNTs/EMAA实体膜对GIIC的修复作用最差；CNTs/EMAA夹芯膜对ILSS的修复作用最佳，CNTs/EMAA实体膜对ILSS的修复作用最差。
　　总之，通过本文的研究，CNTs/EMAA夹芯膜具有较佳的综合性能，即具有一定的增韧作用，又具有较佳的修复功能，并且对层间强度和面内性能的影响相对较小，是一种潜在的分层裂纹的理想修复材料。