苯并噁嗪树脂具有无溶剂、低粘度、机械性能良好、耐热阻燃、残碳率高、热膨胀系数低、尺寸稳定性好、固化收缩率低、无固化副产物生成等优点。采用RTM工艺成型的碳/苯并噁嗪复合材料作为烧蚀防热材料具有解决现有固体发动机喷管扩张段二维布带缠绕材料层间强度低、易发生碳层剥离、抗气流冲刷性能差等问题的潜力。本文以固体发动机喷管为主要应用背景,采用法向增强预制体开展RTM成型碳/苯并噁嗪复合材料研究,以推动碳/苯并噁嗪复合材料技术和固体发动机喷管烧蚀防热材料技术的进步。论文首先对法向增强预制体和RTM型苯并噁嗪树脂的特性进行了研究。在对MA型苯并噁嗪树脂粘度测试的基础上,建立了双阿雷尼乌斯流变模型,预报RTM成型时树脂最佳工艺窗口;采用DSC测试研究了苯并噁嗪树脂的固化动力学,利用红外光谱测试分析了苯并噁嗪树脂的结构与固化反应原理,并确定了树脂的固化制度;测试分析了树脂浇铸体的力学性能、耐热性和成碳特性。然后对碳/苯并噁嗪复合材料的成型工艺及性能进行了研究。采用RTM-Worx软件通过工艺仿真优化了平板件的成型方案;设计正交实验研究了RTM成型工艺参数对材料性能的影响,优化了平板件的成型工艺;测试分析了优化工艺平板件的性能。最后对碳/苯并噁嗪复合材料扩张段的成型工艺及性能进行了研究。通过工艺仿真优化了扩张段的成型方案;RTM成型了碳/苯并噁嗪复合材料扩张段,测试分析了扩张段的力学性能、烧蚀性能和热物理性能等。研究结果表明,RTM型苯并噁嗪树脂的工艺窗口为105~120℃,固化反应为开环聚合,无小分子生成,固化收缩率低,固化物800℃残碳率为51.87%,Tg为247.15℃,压缩强度达到118.7MPa。说明该苯并噁嗪树脂具有良好的RTM成型工艺性,较高的耐热性和成碳特性,适于作为烧蚀防热材料基体。平板件采用一入四出注射方案工艺仿真的效果好,胶液充模时间较短、流动前沿平稳、充模均匀。注射温度、压力和压缩率对碳/苯并噁嗪复合材料的层间剪切强度影响较大,对其质量烧蚀率影响较小。其中压缩率是影响材料层间剪切强度和质量烧蚀率的主要因素,注射压强是影响材料孔隙率的主要因素。采用优化工艺制备的碳/苯并噁嗪复合材料的密度为1.336g/cm3,孔隙率为3.7%,层间剪切强度为58.9MPa,压缩强度为242MPa,氧乙炔线烧蚀率为-0.015mm/s,质量烧蚀率为0.067g/s。说明该材料具有优异的层间强度和良好的抗烧蚀性能,适于作为烧蚀防热材料。扩张段的工艺仿真分析确定出了线注射成型方案。采用RTM工艺成型的扩张段尺寸精度高、表观质量好,沿母线方向的拉伸强度达到155MPa,弯曲强度为256.4MPa,压缩强度为226MPa,垂直于母线方向的导热系数为0.47W/(m·K)-1,氧乙炔线烧蚀率为-0.029mm/s,质量烧蚀率为0.094g/s。说明所研制的扩张段具有优异的力学性能和良好的抗烧蚀性能。