聚丙烯(PP)纤维作为五大合成纤维之一,具有质轻高强、弹性好、耐磨、耐腐蚀,具有电绝缘性和保暖性等优异性能。PP纤维的工业化之路在我国虽然起步较晚,但是近些年来飞速发展,在生产和生活中被大量应用,它的高强等特性,使其在建筑、纺织等领域作为增强材料有着大量需求,但是PP纤维的表面光滑,PP分子链上无极性基团,使得它在复合材料中作为增强相与基体相结合的过程产生困难,所以,如何改善PP纤维与基体相的粘结,成为材料科学工作者课题组前期以PP和聚苯乙烯(PS)为研究对象,通过共混熔融纺丝,详细研究了PS作为分散相在剪切流场和拉伸流场中的微流变行为,阐明了熔纺过程中共混纤维形貌的形成和演变规律,提出了PP/PS共混纤维中梯度结构的形成机理,并发现不同梯度结构具有不同的表面形貌。本文在前人的研究基础上,以PP、PS为研究对象,通过调节组分粘度比、分散相PS的含量,调控分散相的微流变行为,同时通过溶剂刻蚀纤维表面分散相PS,获得多样的纤维形貌,研究了纤维中分散相形貌对纤维力学性能的影响,利用单纤维拔出实验模拟纤维在复合材料中的粘结,研究纤维表面结构对纤维/树脂复合材料界面结合性能的影响,本文具体研究内容及结果如下:(1)共混纤维的形貌调控:基于对共混纤维中分散相及纤维表面形貌对分析,研究了体系粘度比与PS分散相含量对共混纤维的形貌影响。粘度比较低时(0.7),分散相在纤维成形过程中形成液滴状结构,同时分散相PS像表面迁移也使纤维表面呈现无规则、不均匀的突起结构,PS含量越多,纤维表面越粗糙,粘度比为1时,纤维表面分散相为短微纤状与液滴状共存,纤维表面出现少量短凹槽,整体较光滑;粘度比较高时(3),纤维表面分散相为长微纤状,使得纤维表面出现长沟槽,并且趋向有序化,其中PS含量为20%时,分散相尺寸最小,观察到明显的光衍射现象。(2)研究了不同分散相形貌纤维的力学性能,当共混纤维中分散相PS为液滴状时(粘度比为0.7),纤维的力学性能都低于纯PP纤维,分散相含量对其力学性能影响不大;当共混纤维中分散相PS为短微纤状与液滴状共存时(粘度比为1),低PS含量对共混纤维的力学性能没有增强,略有降低,但是高含量下,PS分散相以长微纤为主,共混纤维的拉伸强度有着显著提高,有微纤增强效果;当共混纤维中分散相为长微纤结构时(粘度比为3),8%含量的力学性能最好,可纺性与纤维的拉伸性能能够同时达到最好的状态。(3)研究了表面结构对纤维/树脂复合材料界面结合性能的影响,虽然可以通过调节粘度比、分散相含量和刻蚀改变纤维的表面微结构,但粘结强度并不完全随着微结构化出现而增强,表面微结构的形状对粘结强度有较大影响,表面沟槽状的突起对单纤维-树脂复合材料粘结强度的提高低于表面的球状突起。其中PP/PS1体系中PS含量为20%的未刻蚀共混纤维比纯PP纤维提高了196%,增强效果最好,PP/PS2体系和PP/PS3体系中PS含量为20%的刻蚀纤维分别提高了39%和33%。