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碳纤维具有高比强度、高比模量、耐腐蚀、耐高温等优异性能,因而作为增强材料在复合材料领域得到广泛应用.但是由于其表面光滑,活性官能团含量少,从而影响了碳纤维与树脂之间的界面性能,因此对其进行表面改性是非常有必要的.该文采用水作为反应介质,H<,2>O<,2>作为氧化剂,采用超临界水氧化技术对碳纤维进行了表面改性;采用丙烯酸为接枝单体,在经过超临界水处理后碳纤维上进行表面接枝处理.利用原子力显微镜(AFM)对经过超临界氧化后碳纤维的表面形貌进行了表征;采用X射线光电能谱技术(XPS)分析了改性前后碳纤维表面元素含量的变化,从而确定纤维表面超临界氧化的机理;采用浸润仪研究了处理前后纤维表面浸润性能的变化;对处理前后的碳纤维制成的复合材料的层间剪切强度(ILSS)的变化进行了测试,并通过电子显微镜(SEM)研究了复合材料断口形貌的变化.实验表明,使用超临界水氧化处理能够增强纤维树脂之间的界面剪切强度;处理后浸润液在纤维表面的浸润速率增大,吸附量增大,浸润角变小,表明经过处理提高了纤维的浸润性能;氧化剂含量的增加和处理的时间的延长有利于对碳纤维表面的氧化,在H2O2含量为3﹪,处理时间为7min的时候,复合材料的ILSS达到78.98MPa,比未处理之前提高了24.53﹪;但是氧化剂含量过高或者时间过长将损害复合材料的界面性能.SEM分析结果表明,经过处理后复合材料断口整齐,纤维/树脂界面粘接紧密.AFM和XPS的分析结果证明,延长处理时间或者增加氧化剂含量有利于纤维表面刻蚀效果的增加,有利于表面N元素、O元素含量的提高.通过研究纤维表面元素及其官能团含量随时间变化,以及相应表面性貌的变化,确立了超临界氧化处理碳纤维是按照氧化/刻蚀—薄弱层脱落—氧化/刻蚀的机理进行的.通过红外漫反射技术证明了在经过超临界水处理后碳纤维表面进行丙烯酸接枝的可能性.通过正交实验探讨了聚合温度、单体浓度、引发剂浓度以及超临界预处理时间对接枝率的影响.并通过控制该四个因素得到了接枝率同复合材料层间剪切强度的关系,发现在超临界预处理时间为15min的条件下,纤维在接枝率为0.75时,复合材料层间剪切强度可以提高到79.43MPa,相对于处理之前提高了25.52﹪.