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国产碳纤维经过近几年的快速发展，性能取得了较大程度的提高。为促进国产碳纤维的工程应用，本文对其表面结构与性能、成型工艺及其增强复合材料进行了探索。首先，对国产碳纤维的单丝拉伸性能、表面浸润性能进行了系统研究，并与进口碳纤维的对应性能进行比较，明确了国产碳纤维性能特点；通过拉挤工艺，制备了碳纤维增强高聚物（CFRP）板材，测试了CFRP板材的力学性能，分析了制备工艺参数对其力学性能、热性能的影响。本文的研究将为国产CFRP拉挤板材的高性能化提供实验与理论依据。本文主要的研究内容与结论：1、系统地探索了碳纤维单丝拉伸性能的影响因素，揭示了胶粘剂种类、固化时间及碳纤维单丝计量长度等因素对碳纤维单丝拉伸性能的影响规律与机理，建立了可靠的碳纤维单丝拉伸实验方法；2、利用单丝拉伸试验，对国产碳纤维的拉伸性能进行了系统测试，并采用Weibull分布函数对拉伸强度值进行了统计分析。结果表明，国产碳纤维的拉伸强度平均值及其稳定性均与进口碳纤维有较大的差距；扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)分析表明，国产碳纤维表面具有较深的沟痕缺陷，这可能是其力学性能较差的原因之一；3、同进口碳纤维相比，国产碳纤维断丝现象严重，起毛现象明显，且单丝直径的离散性较大，这将导致其工艺稳定性能较差；4、测量了不同树脂与国产碳纤维的接触角，并采用液滴形状法定量地测定了上浆剂对碳纤维表面能的影响。结果表明，不同树脂对碳纤维的浸润性能不同；国产碳纤维的表面能仅略大于东丽碳纤维；上浆剂能够有效改善碳纤维表面的浸润性能；5、利用拉挤成型工艺，制备了碳纤维增强FRP板材，对其热力学性能进行了系统表征测试，明确了制备工艺、CFRP板材力学性能和材料内部结构之间的关系。同进口碳纤维增强FRP板材相比，国产碳纤维增强FRP板材在拉伸、抗弯和层间剪切等力学性能方面较差；SFF（Simultaneous Fiber-Failure）模型对19种板材拉伸强度的预测值与试验值间的吻合程度较差，而混合定律较能准确地对FRP板材的拉伸模量进行预测；工艺参数对材料的热力学性能有较大影响。