碳纤维与树脂基体复合形成的复合材料具有诸多优点,碳纤维及其复合材料凭借低密度、高强度、高冲击韧性、高的耐腐蚀性和化学稳定性高等优点在一些工程场合中取代了金属材料。但碳纤维本身也存在缺点,碳纤维表面粗糙度低、非极性、表面能低,这导致纤维与树脂基体结合能力弱,从而降低复合材料的机械性能;除此以外,通常采用真空辅助树脂灌注成型工艺(VARI)来制备高性能纤维复合材料,而其工艺参数是通过试错法得到,成本高,效率低。因此提升纤维/基体界面性能以及提高VARI工艺参数准确性有利于进一步提高复合材料性能,制备性能更加优良的碳纤维复合材料。本文针对碳纤维树脂基复合材料的界面改性和VARI工艺模拟研究开展工作,开展了如下三方面工作:1、选取了柔性结构的乙二胺(EDA)和刚性结构对苯二胺(PPD)作为接枝试剂,采用化学接枝二元胺类物质到碳纤维表面,对碳纤维表面行改性处理。通过热重(TG)、傅里叶红外转换光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)、动态湿润接触角(DCA)和扫描电子显微镜(SEM)等测试分析发现,两种物质均成功接枝到碳纤维表面,并且两种物质对碳纤维的表面粗糙度和表面能都有提升,而这两点都有助于提高界面结合能力。同时还发现接枝EDA对表面能的提升较大,接枝PPD对表面粗糙度提升较大,EDA和PPD都接枝的碳纤维复合后的复合材料具有最高的短梁剪切强度,为58.4MPa相比未处理的碳纤维提升了 44.9%。2、对VARI过程进行模拟:首先通过达西定律建立了树脂填充过程中的压力分布模型,其次通过实验测量和计算得到了渗透率、孔隙率、树脂粘度和注射压力等一系列工艺参数。将参数导入到PAM-RTM软件中进行模拟,共模拟了 14种情况,根据变化参数的不同分成了 6个对照组。模拟结果表明:注射方式、真空口设置、和铺层方式的不同都会影响树脂流动前沿形貌;纤维布的渗透率和注射口的数量是主要决定树脂前沿流动速率大小的因素,大的渗透率和多的注射口可以有效提高填充效率,进而缩短填充时间;若填充过程中存在正交的两个压力梯度,则不利于树脂流动。3、根据仿真结果,设置了 16组VARI工艺,对比模拟与实际工艺的树脂流动情况,并将工艺制备的复合材料进行弯曲和短梁剪切测试。力学性能测试同样根据参数的不同设置了6个对照组,实验结果表明,采用正交的压力梯度填充树脂能够提升复合材料的弯曲性能:沿着纤维表面方向加载正应力,其弯曲性能要远高于垂直纤维表面方向加载正应力;平纹编织布相比于斜纹编织布拥有更多的波纹结构,从而降低了纤维布的机械性能,但与树脂基体的结合能力相比斜纹编织布更高,故短梁剪切强度较好;渗透率,真空口数量与位置的改变对短梁剪切强度并没有显著的影响,但后固化处理可以有效地提高短梁剪切强度,改善界面性能。