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碳纤维上胶剂作为纤维与树脂的过渡层，在保护纤维和改善纤维性能方面起着重要作用，随着碳纤维复合材料在航空航天各个领域的应用越来越广泛，对其耐热性能要求越来越高，因此作为碳纤维上胶剂也要具有一定的耐热性。近年来应用较多的是乳液型上胶剂，但乳化剂作为一种表面活性剂，会对碳纤维复合材料的力学性能和吸水性造成一定的影响。因此，实验将水性聚氨酯结构引入上胶剂体系中，采用甲基丙烯酸羟乙酯对水性聚氨酯进行改性，通过自乳化的方法合成了一种耐热性能良好的碳纤维上胶剂。本文以2,4-甲苯二异氰酸酯（2,4-TDI）、聚乙二醇（PEG-200）、二羟甲基丁酸（DMBA）为原料合成水性聚氨酯（WPU）、采用甲基丙烯酸羟乙酯（HEMA）对水性聚氨酯进行封端合成了甲基丙烯酸羟乙酯改性水性聚氨酯（AWPU）。通过红外（FT-IR）和核磁（1HNMR）分别表征了WPU和AWPU的分子结构，研究了R值（R=ｎ-NCO/ｎ-OH）、溶剂种类以及加料方式对预聚体合成反应的影响，确定反应参数，探讨了扩链剂含量对乳液粒径的影响，通过TGA研究了WPU和AWPU的热分解行为，TGA的分析结果表明，与WPU的耐热性能相比，AWPU的耐热性能明显提高，软段部分的最大分解速率温度消失，而硬段部分最大分解速率的温度由306.3℃提高到321.6℃。将AWPU通过自乳化法制备了乳液上胶剂（AWPUe），并对碳纤维进行上胶，探讨了上胶剂对纤维耐磨性能、集束性能、吸水率以及对碳纤维表面和碳纤维与树脂界面性能的影响，结果表明，采用AWPUe对碳纤维进行上胶，上胶剂能够在纤维表面形成了一层均匀的保护涂层，改善了碳纤维的耐磨性和集束性，降低了碳纤维的吸水率，与未上胶的碳纤维复合材料相比，经AWPUe上胶处理后碳纤维/环氧（CF/EP）复合材料的层间剪切强度（ILSS）最大值达到了64.6MPa，提高了7.5%。将AWPUe与实验室自制环氧树脂乳液进行混合，研究了复合乳液作为碳纤维上胶剂在上胶过程中的反应机理及对碳纤维耐磨性、集束性、吸水率和层间剪切强度的影响。