碳纤维/氰酸酯树脂复合材料具有高比强度、高比模量、优异的尺寸稳定性和良好的空间抗辐照性能,符合航空航天材料的发展趋势。到目前为止,国外对该种材料进行了广泛研究,并大量应用于航空航天领域。国内对于该种复合材料的研究相对滞后,在这种情况下,本课题对碳纤维/氰酸脂树脂复合材料成型工艺的研究就显得十分必要。利用旋转流变仪对氰酸脂树脂基体的流变行为进行研究,通过测定不同温度下的树脂粘度及适用期,确定了湿法缠绕时树脂基体温度、粘度的工艺控制窗口;利用差示扫描量热分析仪(DSC)和动态热机械分析仪(DMA)对树脂基体的固化行为和玻璃化温度进行了研究,由此确定了树脂及其复合材料的固化制度:120℃下加热2h,160℃下加热2h,180℃下加热3h,220℃下加热2h,240℃下加热2h。根据国标对氰酸脂树脂浇铸体的力学性能进行了表征,结果表明其综合性能良好。通过动态接触角对碳纤维/氰酸脂树脂体系的浸润性进行研究,并采用OWRK法测得了纤维的表面能。结果表明,T700、T800、M55JB三种碳纤维都能与氰酸脂树脂良好的浸润。三种碳纤维总的表面能相差不大,但分量差别较大,尤其是M55JB的极性分量只有6.41m J/m2,表面惰性强。利用微脱粘法测定了复合材料的界面剪切强度,对其界面性能进行了研究。采用缠绕成型的方法制备了碳纤维/氰酸脂树脂复合材料单向板,并对其力学性能进行了测试,获得了该种复合材料的基本性能。针对复合材料杆件的减重设计,本文采用铺设内网格的方式在减少重量的情况下尽量增加结构刚度,并通过有限元分析方法对复合材料杆件的性能进行了计算,其拉伸刚度为4.1×107N/m,扭转刚度为2.54×105N·m/rad,弯曲刚度为2.51×105N·m/rad,均可达到设计要求。通过对石膏选型、膏水比的研究,最终选用快干型石膏,并在膏水比为125:85的情况下采用浇铸成型的方法成功制备了石膏网格模具。采用湿法缠绕成型了碳纤维/氰酸脂树脂复合材料杆件,并对其性能进行了表征,弯曲刚度和扭转刚度分别为2.51×105N·m/rad、2.53×105N·m/rad,与有限元分析结果吻合。