高性能纤维增强树脂基复合材料在航空卫星、机车动车、电机器件等领域发挥的作用越来越大,近年来树脂基复合材料的综合性能一直是关注的热点。高性能树脂基复合材料的纤维增强体与树脂基体之间良好的界面相容性是决定复合材料性能高低的关键,所以对纤维作适当的改性处理可以改善复合材料的界面结构,进而优化材料的宏观性能。另外,复合材料中纤维的存在形式、分布情况、均匀程度等也影响了材料性能,传统的纤维直接增强树脂存在纤维有效长度低、空洞孔隙多、分布不均、材料性能不稳定等问题。本研究的目的是采用有效的方法对聚酰亚胺纤维表面进行功能化改性,提高纤维表面性能,利用湿法造纸成形技术抄取纤维纸增强体,制备出界面相容性好、力学性能优越的树脂基复合材料。本课题以干法纺二步法聚酰亚胺纤维为原料,NaOH、HCl、H₂O₂为湿化学介质,研究了聚酰亚胺纤维在三种介质中细度、力学性能、热失重性能、化学结构、浸润性能、表面微观形貌及微观聚集态结构的具体变化。结果表明:纤维经三种湿化学介质处理后细度和力学性能下降,且随着湿化学介质浓度和温度提高、处理时间延长,纤维细度变小和力学性能下降趋势加快;纤维在OH^-、H⁺作用下,开环水解为聚酰胺酸或其盐,分子链中酰亚胺环的部分C-N键发生断裂,导致纤维热失重性能、化学结构及微观聚集态结构发生改变,SEM表明纤维表面变得不再光滑,粗糙化程度增加,局部被介质刻蚀。采用适当的处理工艺,有助于聚酰亚胺纤维表面进行功能化改性。结合聚酰亚胺纤维在NaOH、HCl、H₂O₂三种湿化学介质中结构及性能的具体变化,采用HNO₃/H₂SO₄混酸对纤维进行改性处理,改性后的聚酰亚胺纤维表面出现刻蚀沟槽,沟槽意味着比表面积增加,表面变得粗糙,当HNO₃/H₂SO₄体积比为1:2、1:1、2:1,氧化25min时,纤维表面O/C比值分别为0.6268、0.4133、0.3497。浸润性能明显改善,随着H₂SO₄配比提高、处理时间延长,浸润性能改善趋势加快,同时,纤维因润胀细度上升,力学性能下降,质量增加,改性后的聚酰亚胺纤维化学结构变化不明显,纤维表层有一部分结晶区转化为非结晶区,转化过程中纤维分子的取向结构和超分子结构受到影响,聚合物分子链变松弛,刚性下降,微观聚集态结构有序性受到破坏,非结晶区比值的上升,对纤维浸润性能也有促进作用。以改性后的纤维为增强体,聚丙烯为基体,采用热压成型法制备聚丙烯树脂基复合材料,对材料的力学性能进行测试。结果表明:纤维表面O/C比值、粗糙度、浸润性能及纤维自身强度等因素共同决定了复合材料的力学性能,其中材料的界面剪切性能分别提高97.74%、25.37%、5.82%;弯曲性能分别提高28.03%、26.26%、24.15%;拉伸性能降低54.39%,提高22.27%,降低2.75%。为了解决目前不连续纤维增强复合材料中存在的纤维束多、孔径分布不匀、有效长度低、材料性能不高等问题,本课题从增强体结构、应力传递、成型方式等角度出发,借助传统的湿法造纸成形技术,将纤维抄造成纤维纸,纤维纸的增强形式有效克服了纤维直接增强的弊端。与短纤维直接增强相比,纤维纸中纤维束少,纤维孔径小并且分布均匀,纤维有效长度提高。纤维纸作为一种疏松多孔的结构材料,有利于基体树脂在热压条件下与纤维复合。采用手糊-热压成型工艺制备纤维、纤维纸增强聚酰亚胺树脂基复合材料,控制纤维质量分数在40%,与纤维增强复合材料相比,纤维纸增强复合材料拉伸性能提高130%,弯曲性能提高108%,层间剪切性能提高34.5%。纤维纸的抄造工艺条件对复合材料的力学性能也会产生影响:6mm未打浆纤维纸力学指标较好,与3mm未打浆纤维纸相比,6mm未打浆纤维纸增强复合材料的拉伸性能提高23.53%,弯曲性能提高47.02%,层间剪切性能变化不大;打浆纤维纸增强复合材料比未打浆纤维纸增强复合材料的拉伸性能提高59.97%,弯曲性能增加39.14%,层间剪切性能下降5.39%;随着纤维纸定量的增加,复合材料弯曲、层间剪切性能一直增加,拉伸性能先上升再下降,在100g/m2时,取得最大值6.9346Mpa。