本文以高储能密度复合材料飞轮转子为应用背景，针对大张力湿法缠绕工艺技术要求，研制低黏、快速凝胶、耐热的低温固化环氧树脂及其碳纤维增强复合材料。首先研究相同配比下三官能度树脂 TDE-85（4,5-环氧己烷-1,2-二甲酸）与不同官能度环氧树脂复配体系的黏时特性、固化特征温度及固化反应动力学特性，初步选定一种低黏度且耐热性优良的树脂基体体系作为研究基础；在此基础上研究不同配比对树脂体系性能影响，获得可低温固化且力学性能优异的树脂基体体系用于后续深入研究；针对选定的树脂基体体系，研究不同类型柔性分子链对环氧树脂增韧效果筛选出合适的增韧剂类型，并研究不同含量增韧剂对环氧树脂性能影响，最终获得适用于大张力湿法缠绕工艺的高活性环氧树脂配方；采用动态滴胶系统制备T700碳纤维/环氧树脂复合材料NOL环和层合板，对其力学性能进行系统研究，并对比分析断口微观形貌等。最后进行大张力湿法缠绕工艺验证，对研究开发的环氧树脂体系适用性进行分析，为环氧树脂基复合材料应用于飞轮转子结构的大张力缠绕制造奠定了基础。
　　（1）为研发低温固化、低黏的环氧树脂体系，提出了采用不同官能度复配环氧树脂体系方案，并针对选定官能度体系进行耐热性、固化温度、力学性能等测试研究。结果表明，三官能度复配体系综合性能最优；随着TDE-85含量的增大，树脂体系反应温度与Tg（玻璃化转变温度）均降低，说明TDE-85反应活性更高；当树脂体系TDE-85:A2（氨酚基环氧树脂）=1:3时，树脂体系初始黏度为300mPa·s，反应峰值温度为92.2℃，Tg高达193℃，力学性能达到最优，拉伸强度与弯曲强度分别提高36.3%、15.9%，表明该体系能够满足大张力缠绕基本要求，可以用于后续进一步改性研究。
　　（2）针对树脂基体断裂伸长率较低、与纤维匹配性差的问题，对选定树脂基体进行了增韧改性，为使树脂基体保留低黏、高活性特征，使用不同类型结构小分子链试剂对环氧树脂体系进行增韧改性研究。研究结果表明，增韧剂加入提高了浇铸体冲击强度；6360（三羟甲基丙烷缩水甘油醚）增韧体系综合性能最优，其加入对树脂体系反应温度影响较小，说明6360对树脂体系反应活性影响较小；当增韧剂6360含量为10%时，改性后树脂体系在75℃条件下凝胶时间仅为 26min ，能够满足快速凝胶要求；浇铸体力学性能优异，冲击强度达27.1kJ·m-2，较空白试样提高15.3%，与空白试样相比断裂伸长率提高51.4%，可与碳纤维断裂伸长率较好匹配。
　　（3）为解决树脂活性高引起的适用期短、传统胶槽浸渍法不适用的问题，提出了采用动态滴胶在线缠绕成型方法，并制备了T700碳纤维/环氧树脂复合材料NOL环和层合板。采用复合材料层间剪切强度作为关键目标参数，优化确定固化温度，对使用该固化工艺固化的复合材料 NOL 环及层合板力学性能及微观形貌进行分析研究。结果表明，固化制度为 75℃/1h+100℃/1h+120℃/2h下NOL环层间剪切性能最优，达74.4MPa；层合板100℃下弯曲强度保持率为 100%，层间剪切强度保持率为 69.0%，表明树脂体系能够在 100℃下使用，NOL环拉伸强度达2.56GPa；孔隙率对复合材料性能影响较大，孔隙率为0.181%的NOL环纤维强度利用率达76.5%，比孔隙率为3.33%的层合板提高25.8%。
　　（4）对该树脂体系进行大张力湿法缠绕适用性验证，通过成型过程中应变测试结果与理论计算应变比较，分析研究玻璃纤维、碳纤维不同缠绕工艺条件下张力的保持率。研究结果表明，大张力缠绕中固化工艺会影响张力保持率，加热缠绕（80℃）更利于张力保持，碳纤维80℃下保持率较25℃下提高50.7%；在相同缠绕层数及相同缠绕工艺下，玻璃纤维保持率高于碳纤维，25℃下玻璃纤维较碳纤维保持率提高 31.1%，表明增强纤维种类可影响张力的保持。