液晶聚芳酯纤维（Liquid crystal polyarylate fiber,简称LCPAR纤维）是一种具备高强高模、耐化学腐蚀、耐高温等优异性能的高性能纤维,其作为树脂基复合材料的增强体在航空航天、军事、体育等领域具有广阔的应用前景。不饱和聚酯树脂（Unsaturated polyester resin,简称UPR）力学性能优异,是使用最广泛的热固性树脂之一。LCPAR纤维表面极性低、活性基团少,导致其与树脂基的界面黏结性差,使得其在复合材料中的补强作用不能完全发挥,因此需对其进行表面改性处理。等离子体改性可以增大纤维表面粗糙度并引入活性基团,硅烷偶联剂既能和纤维上的羟基反应,又能与树脂形成Si-O键,因此本文设计了等离子体辅助硅烷偶联剂接枝改性的正交试验,对改性前后的LCPAR纤维与UPR界面性能进行研究。基于此,采用热固化和光固化的方法制备液晶聚芳酯纤维/不饱和聚酯树脂复合材料,对UPR及其复合材料的固化行为、影响因素以及力学性能等进行了系统研究。本文首先采用氧等离子体和硅烷偶联剂G570分别对LCPAR纤维进行单一改性处理,通过接触角和单丝拉伸强度分析等离子体放电功率、放电时间以及硅烷偶联剂G570浓度对改性效果的影响,在此基础上选择合适的水平范围设计三因素三水平的正交试验,对LCPAR纤维进行等离子体辅助硅烷偶联剂G570接枝改性。以LCPAR纤维与UPR之间的界面剪切强度为指标,确定最佳改性方案。结果表明,氧等离子体放电功率250 W,放电时间12 min,硅烷偶联剂G570浓度45%时改性效果最好,此时LCPAR纤维/不饱和聚酯树脂界面剪切强度最高,为16.0 MPa,比未经改性的LCPAR纤维/不饱和聚酯树脂界面剪切强度提高了73%。与单因素改性后的LCPAR纤维相比,等离子体辅助硅烷偶联剂改性后的纤维表面损伤更不明显,纤维强度保持率可达90%。硅烷偶联剂G570更均匀的接枝于LCPAR纤维表面,纤维表面Si元素含量上升至3.2%。LCPAR纤维表面浸润性也得到极大的改善,接触角由93.2°下降至45.9°。探究制备UPR及其复合材料的热固化工艺。研究热固化温度、热固化时间以及热引发剂AIBN浓度对固化行为和效果的影响。以固化凝胶率和巴氏硬度反映其固化程度,采用FTIR、TG和力学性能测试对UPR及其复合材料的结构与性能进行表征。结果表明,固化温度过低或过高使均会使得不饱和聚酯交联固化不完全,温度为90℃时固化凝胶率均在90%左右。AIBN含量为0.75%时固化产物表现出优异的力学性能,其抗拉强度和弯曲强度均相当于AIBN浓度为0.25%时的3.3倍左右。对UPR及其复合材料的固化程度和力学性能进行全面分析,确定热固化温度90℃,热固化时间3 h,AIBN浓度0.75%为最佳热固化工艺,此时固化凝胶率可达99%以上,巴氏硬度为11 HBa左右。探究制备UPR及其复合材料的光固化工艺。研究光照强度、光照时间和光引发剂TPO浓度对固化行为和效果的影响。DSC和固化凝胶率的测试结果表明,光照时间超过30 s才能充分引发UPR的交联固化,但光照时间过长会引起固化产物力学性能下降。光照强度为600 m W/cm~2时固化效果较好,固化凝胶率最高可达99%,巴氏硬度在26 HBa左右。光引发剂TPO浓度过高会影响UPR及其复合材料力学性能。当TPO浓度为0.75%时力学性能最佳,但升高至1.5%时,抗拉强度和弯曲强度下降30%左右。综合分析光固化工艺条件对UPR及其复合材料结构和性能的影响,确定光照强度600 m W/cm~2,光照时间90 s,TPO浓度0.75%为最佳光固化工艺。此外,对比光固化和热固化的效果发现,光固化不仅所需时间短,而且固化后产物的玻璃化转变温度提高了18.2℃,抗拉强度和弯曲强度是热固化产物的1.6-2.6倍。本文通过正交试验得出最佳的LCPAR纤维表面改性方法,并通过比较分析UPR及其复合材料的固化凝胶率以及力学性能等得出最优的热固化和光固化方案,为液晶聚芳酯纤维/不饱和聚酯树脂复合材料的制备提供了工艺基础。