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随着航天事业的发展,拥有高比强度、高比模量、抗疲劳、耐腐蚀、可设计性强等特点的碳纤维增强环氧树脂基（CF/EP）复合材料在液氢、液氧等超低温环境中的使用受到了极其广泛的重视,成为当前研究的热点。液氧低温环境下使用,要求CF/EP复合材料具有液氧相容的同时其低温韧性优异。材料的液氧不相容本质是热氧老化过程,提高其阻燃性和热稳定性可改善液氧相容性。目前,研究主要以添加抗氧化剂或引入阻燃基团的方式改性环氧树脂基体,提高复合材料的液氧相容性,但引入的抗氧化剂和阻燃基团大多含有刚性结构通常使树脂基体的韧性降低。为兼顾环氧树脂的低温韧性,在采用阻燃基团改性环氧树脂的同时,向固化剂中引入基团提高韧性,得到兼具液氧相容和低温韧性的环氧树脂体系。对树脂体系的结构进行了表征和树脂固化物的液氧相容性和韧性性能进行了研究,研究内容及研究结论如下:首先,通过9,10-二氢-9氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物（DOPO）和双酚F环氧树脂的开环反应,制备了含磷阻燃基团的环氧树脂;并通过DSC、TGA、LOI、SEM、以及液氧冲击敏感测试等对以改性环氧树脂/脂环族胺二氨基二环己基甲烷（PCAM）固化物的阻燃性能、液氧相容性以及韧性等进行了研究。结果表明,改性环氧树脂的红外光谱出现P-O键,P-H键特征峰消失,表明DOPO中的P-H键与环氧基团发生开环反应成功得到含磷环氧树脂;改性树脂含磷量从0增至2%时,其残碳率从4.0%提高为10.3%,极限氧指数LOI值从22.4%提高至27.4%,树脂的热稳定和阻燃性提高;液氧冲击敏感测试结果表明液氧敏感系数（IRS）从6.5%降至0,表明其液氧相容性提高,与热氧老化机理吻合;随着磷含量的增加,室温断裂韧性(KIC)呈现先增加后下降的趋势,纯环氧树脂KIC和断裂延伸率分别为为1.58 MPa·m1/2和1.20%,当含磷量为1%时,KIC和断裂延伸率分别为2.12 MPa·m1/2和1.94%,达到最大值,各提高34%和61%,但提高不大,表明环氧体系韧性不足;当温度降至77K时,改性环氧树脂的韧性均下降,随着磷含量的增加,改性树脂的拉伸强度和断裂延伸率均下降,当磷含量为2%的2P/PACM体系断裂延伸率为0.76%,相比于其未改性的环氧树脂F/PACM体系断裂延伸率的1.42%,降低了46%。随着磷含量的增加,改性树脂的液氧相容性得到提高,但韧性稍许下降。其次,为改善环氧树脂的低温韧性,选用1%含磷量的改性环氧树脂为基体,采用丙烯腈与环族胺二氨基二环己基甲烷（PACM）的加成反应,合成了含氰基的脂环族胺。研究表明:改性胺的红外光谱出现C≡N的伸缩振动峰,C=C键特征峰消失,表明丙烯腈中的C=C与氨基成功反应;随着改性胺中氰基数增加,弯曲和拉伸的强度、模量均升高,未改性胺1P/PACM体系的KIC和断裂延伸率分别为2.12 MPa·m1/2和1.94%,当引入1.5个氰基时,1P/PACM1.5体系的KIC和断裂延伸率分别为3.72 MPa·m1/2和5.47%,达到最大值,各增加了182%和60%,韧性提高;PACM分子中氰基增加,β峰发生左移,改性胺中含1.5个氰基时1P/PACM1.5树脂体系77K温度下的断裂延伸率为1.75%,相较于1P/PACM体系77K温度下断裂延伸率的1.27%,提高了38%,低温韧性提高;随着改性胺中氰基数增加,残碳率从7.6%下降至2.6%,极限氧指数LOI从24.1%降为20.4%,表明其热稳定性和阻燃性降低;液氧冲击敏感测试结果显示液氧敏感系数（IRS）从0提高至5%,液氧相容性稍微降低。对比树脂与固化剂均未改性的树脂体系,1P/PACM1.5体系比F/PACM体系的敏感系数IRS小,液氧相容性提高,KIC增加了135%,室温和77K的断裂延伸率分别提高了355%和23%,低温韧性提高。综上数据表明:通过DOPO改性环氧树脂和丙烯腈改性脂环族胺PACM可成功得到兼顾液氧相容和低温韧性的环氧体系。