● 摘要
对经表面处理后的碳纤维进行上浆处理在碳纤维的生产加工过程中是必不可少的一步，上浆剂不仅改善了碳纤维的表面形貌，还影响了纤维表面与树脂基体之间的化学反应，从而影响复合材料的界面性能。因此，研究上浆剂对碳纤维复合材料界面性能的影响具有极其重要的意义。本文中首先对碳纤维用上浆剂进行了研究，表征了上浆剂的组成、热分解温度、粘度、分子量及分子量分布、固含量、耐酸碱性、乳液热稳定性、上浆处理后纤维集束性等性能。然后分别对上浆剂与碳纤维和上浆剂与基体树脂之间的相互作用进行了研究。首先，采用SEM、AFM、XPS、接触角测试等表征方法，对上浆前后纤维表面形貌、化学组成、官能团变化、表面能进行了表征，发现上浆后纤维表面粗糙度降低，纤维表面更光滑了，并且上浆后纤维表面O/C比下降，表面能有所降低。其次，分别采用动态力学性能分析（DMA）和浇铸体拉伸性能测试研究了不同质量比的上浆剂与基体树脂的相容性及拉伸力学性能，发现随着上浆剂的加入，相对于纯基体树脂，浇铸体的玻璃化转变温度和拉伸强度有所下降。最后，研究了不同上浆剂的碳纤维增强双马树脂基复合材料分别在干态和湿热环境下的性能，如吸湿曲线、ILSS、弯曲性能、弯曲破坏模式以及破坏断口的SEM照片等。研究发现，A601和A602上浆剂对复合材料的吸湿性能影响不大；A601和A602上浆剂，在自然干态下，对CCF300/QY8911复合材料的层间剪切强度和弯曲强度影响不大，在湿态条件下对其有一定影响；CCF300/QY8911复合材料与T300/QY8911复合材料在室温下的力学性能相当，在湿热环境下其力学性能的保持率比T300/QY8911复合材料的力学性能保持率低；湿热环境对CF/QY8911复合材料的破坏模式有影响，复合材料在湿热环境下进行三点弯曲测试时，分层更不容易发生。