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为满足太空中苛刻环境要求,碳纤维复合材料贮箱需具备良好耐高低温性能(液氮温度为-196℃,运载器进入大气层时温度139℃)。为了提升环氧树脂基体的低温韧性,同时满足热熔预浸料树脂体系的工艺要求,亟需开展对耐低温预浸料用环氧树脂体系的分子设计研究。本论文采用热塑性塑料增韧改性环氧树脂基体,开发了耐低温用树脂体系,并应用于热熔法碳纤维预浸料的制备,实现了改善低温韧性与预浸料工艺制备的统一。1.比较了不同热塑性塑料增韧树脂体系的低温韧性、高低温性能和微观形貌。与聚醚酰亚胺(PEI)、聚醚酮(PEK)、杂萘联苯聚芳醚砜(PPES)相比,聚醚砜(PES)可添加的最大用量相对较高,对树脂体系低温韧性和耐低温性能的提升更明显。微观形貌表明PES与环氧树脂相容性较好,形成了半互穿网络结构。2.考察了不同用量PES增韧树脂体系低温性能、微观形貌,提出了增韧机制模型。结果表明,随PES用量增加,体系低温韧性逐渐提升,其中当PES用量为40份时,增韧树脂体系(EP/PES40体系)在-196℃的冲击强度和断裂韧性分别提升了27%和169%；同时次级转变温度(Tβ)向低温方向移动、低温线膨胀系数(CLTE)逐渐提高、断面上脊状突起越来越明显。低温增韧机制模型表明,PES在低温下通过减弱空间位阻效应、增大自由空间和自由体积,提升体系中柔性链段的运动能力和空间,增强了树脂基体塑性形变的能力。3.选用EP/PES40树脂体系,分析了粘温曲线和凝胶时间,设计了热熔法制备工艺,并制备了T800碳纤维预浸料,评价了复合材料的低温层间断裂韧性、界面剪切强度和微观形貌。与25℃时相比,低温下Ⅰ型和Ⅱ型层间断裂韧性(GⅠC和GⅡC)分别提高了30%、23%,层间剪切强度(ILSS)提高了77%,表明材料在低温下具有良好的抑制层合分离的能力。“波纹状”特征与梳状结构的微观形貌表明了复合材料在低温下的增韧机制：韧性树脂基体通过引导裂纹偏转、增大塑性区域面积阻碍裂纹扩展,树脂基体与碳纤维间优良的界面作用促进了应力的有效传递。