环氧树脂具有优良的力学性能和抗腐蚀性，已被应用于各个行业。但是，环氧树脂的脆性较大，极大地限制了环氧树脂在一些特殊领域的应用。为了克服这些挑战，人们正在探索不同方法来增强与增韧环氧树脂，同时也保持其他性能的优异，如热性能和模量等。近年来，纳米颗粒逐渐被用于增韧环氧树脂。究其原因是因为纳米颗粒在环氧树脂里能够获得良好的分散，并且具有良好的界面结合，从而使得环氧复合材料的力学性能和热性能显著提高，这为人们创建新型高性能的环氧复合材料提供了一种新的途径。本文采用不同尺寸的纳米橡胶颗粒对环氧树脂进行填充，通过多种实验表征手段表征分析探讨了不同纳米颗粒对复合环氧树脂体系各种性能的影响，给出了相应的机理解释。主要工作如下：（1）对比研究了亚微米尺度橡胶颗粒（以下简称“亚微米橡胶”）和纳米尺度橡胶颗粒（以下简称“纳米橡胶”）填充环氧复合材料的各种性能。结果表明，未固化混合物粘度随着纳米橡胶颗粒含量的增加逐渐增加，但随着亚微米橡胶颗粒含量的增加而降低。复合材料的玻璃化转变温度随着纳米橡胶颗粒含量的增加逐渐增加，但随着亚微米橡胶颗粒含量的增加而降低。两种橡胶颗粒均使复合材料的弹性模量降低，断裂延伸率增加。在较低的添加量下，纳米橡胶颗粒可以提高复合材料的拉伸强度。两种橡胶颗粒均显示出明显的增韧效果。微观形貌分析表明两种橡胶颗粒均可以在应力作用下脱粘，并促进各自裂纹尖端的塑性变形。（2）通过混合有亚微米尺度橡胶颗粒和纳米尺度橡胶颗粒（VP501）改性环氧树脂。结果显示，在高填充量下，混合有两种尺度橡胶改性后的环氧复合材料，其模量和强度基本不变，而断裂韧性能却得到显著提高，体现出协同增韧的效应。这可能是因为两种尺度橡胶颗粒在应力作用下发生脱粘，大尺度的橡胶颗粒带动小尺度的橡胶颗粒脱粘，从而增强了基体的塑性变形，塑形变形会消耗大量的断裂能，导致断裂韧性显著提高。（3）我们引入了一种新的纳米橡胶颗粒（VP401）作为填充剂，实验结果表明，纳米尺度橡胶（VP401）在增韧环氧树脂的同时，热性能也得到提高，主要原因是由于纳米颗粒与环氧基团之间存在较强的相互作用。