碳纤维增强环氧树脂基复合材料具有重量轻、强度高、比模量高、稳定性和耐腐蚀性能好等特点,在国防军工、建筑工业、交通运输、医疗器械等领域都有广泛的应用。复合材料的性能受碳纤维和环氧基材之间界面的影响,但是,由于碳纤维表面光滑,没有多余的活性官能基团,呈现一定的化学惰性,导致碳纤维与环氧树脂复合时的界面粘附性很差,因此需要对碳纤维的表面进行改性。目前,碳纤维表面改性的方法有很多,其目的是为了在碳纤维表面引入可反应的活性官能基团或者增加碳纤维表面粗糙度,从而提高与基材复合时的界面粘附性。其中,在碳纤维表面引入多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)、碳纳米管、氧化石墨烯、微纳米粒子等材料,不仅可以改变碳纤维表面组成,而且可以较大程度提高碳纤维表面粗糙度。在已有报道的对碳纤维进行表面改性的方法中,碳纤维的预处理大部分以强氧化剂氧化为主,会损伤碳纤维自身的强度,而且不能灵活调节碳纤维表面的形貌和组成。因此,提出了本论文的研究思路:利用点击聚合在碳纤维表面原位生长巯基-环氧点击粒子,提高碳纤维表面粗糙度和润湿性,从而提高与环氧树脂的界面粘结强度,并探究原位生长机理。论文主要研究内容如下:1、碳纤维表面原位生长巯基-环氧两组份点击粒子:首先利用多巴胺对碳纤维进行预处理,引入活性官能基团。然后以异丙醇为溶剂,四(3-疏基丙酸)季戊四醇酯(PETMP)或三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)(TMPMP)和三羟甲基丙烷三缩水甘油醚(TMTGE)为点击单体,在碳纤维表面原位生长巯基-环氧点击粒子。通过调节点击单体的加入量,探究点其对碳纤维表面形貌、化学组成、接触角以及与环氧树脂复合时界面粘结强度的影响。2、碳纤维表面原位生长点击粒子机理探究:通过扫描电镜观察、红外测试、XPS测试、碳纤维增重率以及单体转化率测试,探究在原位生长点击粒子的过程中,碳纤维表面形貌及组成变化,揭示碳纤维表面原位生长点击粒子的机理:经过多巴胺预处理后,碳纤维上的活性位点与点击单体进行反应,然后通过点击单体之间的反应生成一层比较黏连的聚合物。随着聚合物分子量的增加,聚合物开始蜷缩,在碳纤维表面形成一层小的凸起,然后凸起逐渐长大,在纤维表面长成一层聚合物粒子。3、碳纤维表面原位生长三组份粒子:使用聚醚胺D230作为第三单体,通过两步加料法在碳纤维表面生长一层核-壳粒子,通过一步加料法在碳纤维表面原位生长巯基-环氧-氨基粒子。使用巯基或环氧单体作为第三组份,一步加料法在碳纤维表面原位生长巯基-环氧三体系粒子。通过改变第三组份单体种类、单体加入量和加入方式,调控碳纤维表面形貌、化学组成和界面性能。