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碳纤维增强复合材料由碳纤维、基体以及界面相三部分构成,在碳纤维表面有一层上胶剂,上胶剂既能与碳纤维表面发生物理化学反应,也可以与基体树脂产生化学反应,在碳纤维与树脂基体之间形成过渡相,对碳纤维复合材料的力学性能起着重要作用。本文旨在研究碳纤维表面上胶剂层的变化(表面热处理和引入纳米粒子)对其增强环氧复合材料的界面性能影响。首先,选择两种含有不同上胶剂的日本东丽T800碳纤维(T800-1,T800-2),对其进行不同温度(80℃,120℃,160℃,200℃)的表面热处理,采用SEM、XPS和接触角测试等分析手段研究热处理对碳纤维表面物理和化学结构的变化及其增强环氧复合材料界面性能的影响。研究结果表明,两种碳纤维表面的上胶剂在热处理条件下均呈现一定的反应性,T800-1碳纤维表面上胶剂中因含有少量的氨基,在热处理条件下呈现更明显的反应性,并且随着热处理温度的增加,其表面残留的上胶剂固含量一直上升,复合材料的层间剪切强度也逐步提高,而T800-2碳纤维在200℃℃热处理后,纤维表面残留的固含量以及复合材料的层间剪切强度均出现骤降。其次,选择国产T800碳纤维(T800-3),对其表面分别涂覆添加不同含量的Tempo和Cationic纤维素纳米晶(CNC)的上胶剂,研究CNC的引入对T800碳纤维复合材料的界面性能的影响。结果表明,Cationic CNC因表面带有正电荷,在碳纤维表面粘附牢固,且涂覆均匀,对提升复合材料耐热性和界面性能更明显；添加0.5wt%的Cationic CNC后T800-3碳纤维/环氧828复合材料的界面层间剪切强度(IFSS)由114MPa提高到123MPa,Tg提高了4℃,因此在复合材料层间引入一定浓度的纤维素纳米晶,能够增强复合材料的界面性能。