过去的几十年里,因碳纤维增强热塑性聚合物复合材料（CFRTP）具有可回收性、加工时间短、加工性能好等优点,在航空航天工业、医疗和交通运输领域得到了越来越多的需求。但由于碳纤维表面的光滑与惰性,存在着与树脂结合性差的问题。然而,目前市面上的上浆剂大多为有机物预聚体或与环氧树脂基体结构和特性相似的聚合物组成,使用这种上浆剂会导致碳纤维与热塑性基体树脂的粘结力较弱,CFRTP的综合性能下降。因此,制备能够与尼龙6（PA6）基体的相匹配的碳纤维上浆剂来增强碳纤维复合材料机械性能是非常重要的。该论文设计合成了两种生物基原料的聚氨酯上浆剂,用来增强碳纤维与尼龙6树脂的界面结合性,从而提升碳纤维（CF）/尼龙6复合材料的机械性能。本文主要研究内容如下:（1）设计了一种新型自催化生物基水性聚氨酯（WPU）,并利用其制备了碳纤维（CF）上浆剂。合成了具有自催化能力的羧基修饰长链二醇（CMLCD）,在作为反应物的同时还能作为催化剂,促进羟基与异氰酸酯基团的反应,避免了使用高毒性催化剂制备WPU。避免了WPU合成过程中难以去除的催化剂的负面影响。同时,选用生物基原料酒石酸作为扩链剂合成WPU,与未处理的CF复合材料相比,经过1.0 wt%浓度水性聚氨酯上浆剂处理后,碳纤维复合材料的拉伸、弯曲和耐冲击强度分别达到132.1 MPa、208.3 MPa和7.65 k J/m~2,分别提高14.3%、24.4%和119.6%。本研究为绿色WPU上浆剂的工业化生产和应用提供了有潜力的途径。（2）目前国内商业化的WPU一般均为由2,2-二羟甲基丙酸（DMPA）作为扩链剂的羧酸型水性聚氨酯,但是羧酸盐的离子化程度较低,为弱酸盐,难以制备高固含量的聚氨酯涂料,所制得的产品固含量一般在20%～35%。但不少文献表明,阴/非离子具有协同作用,其中阴离子基团产生电双层,产生静电斥力作用,而非离子亲水基团降低了界面张力,使分散性能良好。在上述作用下乳胶粒子变的更加稳定,可以提升乳液的固含量。本实验以酒石酸为原料,替代了常用的石油基原料DMPA引入羧酸基团,同时使用聚乙二醇引入聚氧乙烯醚作为非离子亲水链段,与羧酸基团构成了协同作用,提升了上浆剂的固含量。制备了阴/非离子复合型高固含量WPU上浆剂,上浆剂的固含量达到了46%,较之市面常见上浆剂的30%左右固含量有了显著提升。在经过1.0wt%的最佳上浆浓度处理后,碳纤维复合材料的层间剪切、弯曲强度分别达到60.16 MPa、491.36 MPa,分别提高53.8%、38.15%。