随着低温风洞、可重复使用运载器、超导技术等低温工程技术的不断发展，RTM成型的碳/环氧复合材料在超低温环境（-150℃以下）中的应用受到越来越多的关注。常用RTM环氧树脂具有分子链短、黏度低的特性，其固化后交联密度大，室温下就存在质脆、抗冲击性能差等不足。在超低温下，复合材料的环氧树脂基体由热收缩及碳纤维与树脂线胀系数差异较大而产生的内应力显著增加，极易在界面处及树脂基体中形成裂纹，导致超低温环境下环氧树脂基复合材料的韧性明显变差。因此超低温使用条件对环氧树脂基复合材料的韧性提出了更高的要求。

　　本文选用自制的不同韧性等级的RTM环氧树脂和不同种类的碳纤维织物，采用RTM工艺制备了不同的复合材料，通过80℃、室温和-196℃下弯曲、压缩、层剪、冲击性能，室温下性能评价对比了不同韧性等级RTM环氧树脂和不同种类碳纤维织物对低温复合材料力学性能的影响。

　　原材料采用M40、T700织物及环氧树脂A、环氧树脂B，将制备的碳纤维复合材料板材按相关标准加工成试样，并分别按照相关国标进行复合材料试样的弯曲、压缩、层间剪切、层间断裂韧性等测试。

　　通过实验得出M40级经编织物/环氧树脂A复合材料室温、-196℃和80℃下的力学性能随着温度的降低，M40级经编织物/环氧树脂A复合材料的弯曲强度、压缩强度、冲击强度明显提高；而测试温度对复合材料模量的影响较小。在-196℃低温下，环氧树脂分子链冻结，发生收缩，纤维纵向则发生膨胀，复合材料界面摩擦增加，内聚能提高，故低温下复合材料的强度明显提高。80℃下，M40级经编织物/环氧树脂A复合材料的强度、模量等未发生明显衰减，力学性能保持率较高，表明其满足80℃的耐热性要求。

　　环氧树脂A断裂伸长率和冲击强度明显大于环氧树脂B，采用环氧树脂B后，不同温度下的弯曲、压缩、层剪和冲击等性能均未发现明显的变化，仍然是随着温度的降低，复合材料的弯曲强度、压缩强度、冲击强度明显提高，而测试温度对复合材料模量的影响较小。说明在一定的范围内，树脂基体的韧性对复合材料的强度、模量等力学性能影响不大。

　　通过实验得到T700经编织物/环氧树脂A复合材料的力学性能，用T700经编织物代替M40级经编织物后，复合材料的弯曲、压缩、冲击强度都有明显的提高，层剪强度也有所提高，但弯曲模量降低；其力学性能随测试温度变化的趋势不变。可见增强纤维的性能对复合材料的强度和模量影响较大。

　　随着温度从60℃降低到-196℃，复合材料的弯曲强度、压缩强度、冲击强度明显提高；而低温对复合材料模量的影响较小。在一定范围内，树脂基体的韧性对复合材料的强度、模量等影响不大。而增强碳纤维种类对复合材料的强度和模量影响较大。树脂基体韧性和碳纤维种类不改变复合材料力学性能随测试温度变化的趋势。树脂基体韧性和碳纤维种类均会影响复合材料的层间断裂韧性，其中树脂基体韧性对复合材料层间断裂韧性的提高效果更明显。复合材料的Tg主要由其树脂基体所决定，采用韧性更高的树脂基体时，复合材料的耐热性相对较低。

　　阅读延伸：《碳纤维复合材料在超低温-186℃下的力学性能》