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随着碳纤维复合材料的不断发展,耐高温型碳纤维增强复合材料的需求量不断增大,继轻质高强之后,高温环境下的应用成为了碳纤维复合材料的又一热点。目前,碳纤维复合材料整体耐热性能在很大程度上受限于其微观界面耐热水平高低。因此,耐高温型复合材料的研究关键和热点是建立提高界面耐高温特性的科学方法。本文基于界面“机械结合与化学键合”双重增强的设计思路,结合电泳沉积和物理涂覆法分别将氧化石墨烯(GO)和氨基聚醚酰亚胺(APEI)负载到碳纤维表面构筑了 APEI-GO的“水泥-沙子”多尺度结构,系统研究了APEI-GO多尺度结构对T800碳纤维/环氧树脂基复合材料常温/高温下的界面性能与耐湿热性能的影响规律,为提高耐高温、耐湿热界面的研究提供了理论依据和基础数据。基于接枝法制备了三乙烯四胺氨基化改性聚醚酰亚胺(APEI),然后采用碳纤维阳极氧化、电泳沉积技术以及物理涂覆法在碳纤维表面成功构筑了类“水泥-沙子”结构的APEI-GO多尺度界面。通过红外(FTIR)、热重分析(TGA)等手段测试表明,APEI成功接枝了氨基,具有良好的热稳定性。通过扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)、原子力显微镜(AFM)等测试结果表明,在碳纤维表面沉积GO之前对其进行阳极氧化可以更加高效的沉积GO,进一步的,APEI可以有效渗透于GO片层之间,实现多尺度界面构筑,显著增大碳纤维的表面粗糙度和表面活性。系统分析了 APEI-GO多尺度界面对复合材料高温界面性能的影响规律和增强机制。研究发现,APEI-GO@CF/EP复材的界面性能最优,与CF-commercial/EP复材相比,在180℃下其横向纤维束拉伸(TFBT)强度和丝束拔出(FBPT)测试界面剪切强度分别提高了54.3%和115.6%。基于声发射(AE)技术对材料的破坏过程进行了研究,通过差示扫描量热仪(DSC)和动态热机械性能分析仪(DMTA)对界面相的Tg和活化能进行分析,利用原子力显微镜的力学模式(f-AFM)表征了界面的微观力学模型。结果表明APEI-GO多尺度界面可以有效提高界面相的Tg和活化能,增大界面模量过渡层厚度,从而改善界面的耐高温性能。在高温界面性能研究的基础上对界面的耐湿热行为进行了分析。与CF-commercial/EP复材相比,APEI-GO@CF/EP复材在达到饱和吸湿后其层间剪切强度的保留率可以达到91.7%,耐湿热性能最优。APEI-GO多尺度界面结构可以有效提高界面相的交联密度,从而阻止水汽扩散,提高界面的耐湿热性能。