环氧树脂由于性能优异,广泛应用于高性能树脂基复合材料领域。本文以环氧树脂E-51为基体,通过改变填料类型和质量分数,设计制备了三种环氧树脂基复合材料,分别为ZrO2/EP、MWCNTs/EP和ZrO2+MWCNTs/EP,并与纯环氧树脂浇注体作对比。研究内容如下:通过功能化填料的方式,增加填料和环氧树脂基体之间的结合力以及在基体树脂中的分散程度。对氧化锆和多壁碳纳米管进行改性,得到的改性结果通过SEM、XRD、FTIR、TGA表征方法进行表征,结果发现两者表面都不同程度接枝了官能团。将改性后的填料按照不同比例通过溶液混合法与环氧树脂均匀混合后,以一定的固化工艺进行固化。对固化后的试样进行压缩、弯曲、冲击、拉伸四个方面的力学性能检测。结果分析表明:随着填料含量增加,环氧树脂基复合材料的力学性能先升高后降低,在1.5%-ZrO2和0.15%-MWCNTs时达到了最大值。这是因为固化过程中填料表面的官能团与基体树脂发生化学反应,相较于未接枝的填料,官能团的作用增强了填料和基体树脂之间的界面结合力且提高了填料在树脂中的分散度。本文利用非等温DSC测试纯EP、ZrO2/EP、MWCNTs/EP,得到DSC放热曲线,由曲线的特征温度线性拟合得到固化特征温度。采用KAS和FWO两种方法获得获得三种体系的表观活化能,进而得到n级反应级数;通过非线性拟合法得到自催化模型的反应级数,将两个模型方程和实验数据相对比,确定最后的固化反应方程。得出来的结论是填料的增加没有改变环氧树脂的固化机理,三者都有相似的固化过程,并且都符合自催化模型,本文通过计算得到三个体系的自催化模型方程,与实验曲线很好的吻合。