本发明涉及一种液氧环境使用低温树脂体系及其制备方法和应用，为一种可在液氧环境安全使用的低温树脂体系，低温树脂体系可用于液氧环境复合材料气瓶制造技术领域。
背景技术：
新一代无毒无污染低温运载火箭使用低温推进剂，后续新研新一代载人火箭及重型运载火箭也使用低温推进剂。随着对运载能力和效率不断增大的需求，将高压气瓶置于低温推进剂中，是非常有效的方案，可显著降低箭体结构的重量。
新一代运载火箭冷氦增压系统使用的高压气瓶仍为金属材料，现有的复合材料气瓶在树脂在液氧90k低温环境下脆化，且与液氧介质不相容，无法应用到新一代运载火箭冷氦增压系统中。
技术实现要素：
本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提出一种液氧环境使用低温树脂体系及其制备方法和应用，该树脂体系可在液氧环境安全使用且在77k低温下具有良好的强度及韧性，且与液氧介质相容，该树脂体系与碳纤维制造的复合材料气瓶可安全应用于液氧环境。
本发明的技术解决方案是：
一种液氧环境使用低温树脂体系，该树脂体系包括环氧树脂、活性增韧剂、改性剂和固化剂，以环氧树脂的质量份数为100份计算，各组分的质量份数为：
环氧树脂100份
活性增韧剂5-25份
改性剂5-25份
固化剂15-30份
所述的环氧树脂为双酚a环氧树脂、双酚f环氧树脂、海因环氧树脂中的至少一种；
所述的活性增韧剂为端环氧基超支化聚磷酸酯、端环氧基聚硅氧烷中的一种或两种的混合物，活性增韧剂用于提高树脂体系的低温强度及低温韧性，降低树脂体系的粘度，同时提高树脂体系的液氧相容性及耐热性；
所述的改性剂为含磷环氧树脂、溴化环氧树脂、磷酸酯类阻燃剂、环三磷腈类阻燃剂中的至少一种，改性剂用于提高树脂体系的液氧相容性；
所述的固化剂为改性芳香胺，改性芳香胺的原料包括二乙基甲苯二胺、间苯二胺、4,4’-二氨基二苯甲烷、4,4’-二氨基二苯砜中的至少两种，且改性芳香胺是由原料进行复配得到。
一种液氧环境使用低温树脂体系的制备方法，该方法的步骤包括：
(1)将环氧树脂、活性增韧剂、改性剂加热搅拌均匀，得到透明液体a，加热温度为60℃-150℃，搅拌速率为100-500rpm；
(2)将固化剂的原料进行加热并搅拌得到棕红色透明液体b，加热温度为70℃-200℃，搅拌速率为100-500rpm；
(3)将透明液体a和棕红色透明液体b进行混合，加热到35-45℃，搅拌均匀，抽真空除气后，加热固化，a和b的质量比为100:15-30，固化工艺条件为：80℃-100℃保温2-6h，110℃-130℃保温2-6h，140℃-160℃保温2-6h，冷却后得到具有高的低温强度及韧性、阻燃性及与液氧介质相容的低温树脂体系。
一种液氧环境使用低温树脂体系的应用，该液氧环境使用低温树脂体系与碳纤维进行复合，制备碳纤维复合材料，制备的碳纤维复合材料经湿法缠绕制备复合材料气瓶，制备的复合材料气瓶能够安全用于液氧环境中。
有益效果
(1)低温树脂具有良好的低温力学性能，77k低温下树脂浇铸体拉伸强度不小于100mpa，断裂伸长率不小于2％，冲击韧性不小于20kj/m2，完全满足90k液氧温区使用。且树脂浇铸体经历多次室温-液氧温度冲击后，常温和77k下力学性能不发生变化；
(2)低温树脂浇铸体纯氧中自燃温度超过300℃，氧指数大于22％；
(3)使用低温树脂体系/碳纤维缠绕制造的复合材料气瓶可安全用于液氧环境。
(4)本发明的环氧树脂体系满足湿法缠绕工艺对粘度和适用期的要求，可以与碳纤维复合制备高性能复合材料。同时，环氧树脂体系具有高的低温强度及韧性、阻燃性及与液氧介质相容。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，以下所述的份数均为质量份数。
实施例1
(1)将双酚a环氧树脂75份、端环氧基超支化聚磷酸酯15份、含磷环氧树脂10份加热搅拌均匀，得到透明液体a，加热温度为60℃，搅拌速率为100rpm；
(2)将二乙基甲苯二胺12份和4,4’-二氨基二苯甲烷12份加热搅拌得到棕红色透明液体b，加热温度为90℃，搅拌速率为100rpm；
(3)将100份透明液体a和24份棕红色透明液体b混合，加热到40℃，搅拌均匀，抽真空除气后，加热固化。固化工艺条件为：80℃保温5h，110℃保温4h，140℃保温3h。
实施例2
(1)将双酚f环氧树脂80份、端环氧基聚硅氧烷8份、溴化环氧树脂12份加热搅拌均匀，得到透明液体a，加热温度为60℃，搅拌速率为300rpm；
(2)将二乙基甲苯二胺15份和4,4’-二氨基二苯砜12份加热搅拌得到棕红色透明液体b，加热温度为150℃，搅拌速率为200rpm；
(3)将100份透明液体a和27份棕红色透明液体b混合，加热到40℃，搅拌均匀，抽真空除气后，加热固化。固化工艺条件为：90℃保温5h，120℃保温3h，150℃保温3h。
实施例3
(1)将双酚a环氧树脂30份、双酚f环氧树脂30份、端环氧基超支化聚磷酸酯20份、溴化环氧树脂20份加热搅拌均匀，得到透明液体a，加热温度为60℃，搅拌速率为400rpm；
(2)将二乙基甲苯二胺10份、间苯二胺5份和4,4’-二氨基二苯甲烷5份加热搅拌得到棕红色透明液体b，加热温度为70℃，搅拌速率为300rpm；
(3)将100份透明液体a和30份棕红色透明液体b混合，加热到45℃，搅拌均匀，抽真空除气后，加热固化。固化工艺条件为：80℃保温6h，120℃保温3h，160℃保温2h。
实施例4
(1)将双酚a环氧树脂40份、海因环氧树脂40份、端环氧基超支化聚磷酸酯15份、环三磷腈类阻燃剂5份加热搅拌均匀，得到透明液体a，加热温度为120℃，搅拌速率为300rpm；
(2)将二乙基甲苯二胺8份和4,4’-二氨基二苯甲烷12份加热搅拌得到棕红色透明液体b，加热温度为100℃，搅拌速率为200rpm；
(3)将100份透明液体a和20份棕红色透明液体b混合，加热到45℃，搅拌均匀，抽真空除气后，加热固化。固化工艺条件为：90℃保温5h，120℃保温3h，150℃保温3h。
实施例5
(1)将双酚f环氧树脂40份、海因环氧树脂30份、端环氧基超支化聚磷酸酯5份、磷酸酯类阻燃剂10份、环三磷腈类阻燃剂15份、加热搅拌均匀，得到透明液体a，加热温度为100℃，搅拌速率为300rpm；
(2)将二乙基甲苯二胺15份和间苯二胺3份加热搅拌得到棕红色透明液体b，加热温度为70℃，搅拌速率为200rpm。
(3)将100份透明液体a和18份棕红色透明液体b混合，加热到35℃，搅拌均匀，抽真空除气后，加热固化。固化工艺条件为：100℃保温3h，130℃保温5h，160℃保温3h。
对比例1
(1)将双酚a环氧树脂85份、端环氧基丁腈橡胶15份加热搅拌均匀，得到透明液体a，加热温度为70℃，搅拌速率为300rpm；
(2)将100份透明液体a和20份二乙基甲苯二胺混合，加热到45℃，搅拌均匀，抽真空除气后，加热固化。固化工艺条件为：100℃保温5h，130℃保温3h，150℃保温3h。
对比例2
(1)将双酚f环氧树脂40份、海因环氧树脂45份、端环氧基丁腈橡胶15份加热搅拌均匀，得到透明液体a，加热温度为70℃，搅拌速率为300rpm；
(2)将100份透明液体a和25份二乙基甲苯二胺混合，加热到40℃，搅拌均匀，抽真空除气后，加热固化。固化工艺条件为：100℃保温5h，130℃保温3h，160℃保温3h。
对上述各实施例及对比实施例按照astmg86-17进行液氧相容性测试，按照gb/t2567-2008进行低温拉伸性能测试和低温冲击性能测试。测试结果如表1所示：
表1