题目：碳纤维与树脂间化学作用及对其表界面性能的影响

碳纤维增强树脂基复合材料具有优良的比强度、比刚度、良好的加工工艺性等优异性能，不仅与纤维、树脂有关，更与纤维与上浆剂、上浆剂与树脂的界面有着至关重要的关系。文献中对碳纤维/上浆剂/树脂间的界面化学作用研究以及对复合材料界面性能的影响程度并不是很完善，因此本文主要从界面化学角度以及精密的测试方法来考察碳纤维/上浆剂/树脂间界面性能。本文综述了碳纤维及上浆剂的发展状况和特点，碳纤维复合材料界面层的形成，作用以及碳纤维表面改性、上浆剂、树脂、纤维种类对碳纤维复合材料界面性能的影响；同时对接触角测试的影响因素以及碳纤维复合材料界面粘结性能测试方法（包括方法的选择，以及制样、数据处理等）进行了详细的比较和探索。然后利用傅立叶红外谱仪、X射线光电子能谱和扫描电镜考察了预处理温度对ACF和T300碳纤维/上浆剂界面化学结构及除浆程度的影响，并利用X射线光电子能谱对ACF和T300纤维表面的含氧活性基团进行了一系列的屏蔽和氧化方法探索，得到了一种极易实现且效果很好的对含氧活性基团定量屏蔽（三氟乙酸酐TFAA）和氧化（浓硝酸）的方法；接着利用DSC对碳纤维（包括不同浓度硝酸氧化处理的）、上浆剂、与树脂体系各部分的化学反应性进行了初步研究。其次，利用DCAT21型动态接触角及表面/界面张力仪分别研究了ACF和T300碳纤维除浆前后分别经过TFAA屏蔽和浓硝酸氧化处理后对其纤维表面能，尤其是极性因子的影响，得到经TFAA屏蔽后的含浆和除浆纤维极性最小，硝酸氧化后的含浆纤维极性因子增加最为明显。最后采用一种较为新型的单丝制样和单丝断裂测试方法研究了ACF和T300除浆前后分别经过TFAA屏蔽和浓硝酸氧化处理后对纤维/环氧A0树脂体系界面粘结强度的影响，得到的数据分散性小，确保了实验的可靠性。经过屏蔽后的含浆ACF和T300纤维界面粘结强度比未屏蔽时分别减小约15%左右，而硝酸氧化后的含浆ACF和T300纤维界面粘结强度比未氧化时分别提高11%、36%，对界面粘结强度的影响程度均高于除浆纤维。