碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)具有轻质、耐腐蚀、抗疲劳性能好等优点,在航空航天和电子信息等高端制造领域具有广阔的应用前景。随着CFRP产品的开发和应用,其对材料的要求也日益增多,除了具备优异的力学性能,同时还需具备良好的导电、导热、电磁屏蔽等特殊性能。虽然碳纤维(CF)具有比强度高、模量高、导电、导热等特点,但是与树脂基体复合后的CFRP的导电性并不好。如何使CFRP具有良好的导电性,同时具备更加优异的力学性能成为复合材料领域的研究热点。因此本课题拟以CF/PA6复合材料为研究对象来解决复合材料功能化的问题。为了实现CF/PA6复合材料优异的导电性能和力学性能,本课题首先对CF进行表面处理并在其表面定量接枝碳纳米管(CNT),其次通过熔融浸渍结合热压的方式制备了CF/PA6导电复合材料,在上述基础上研究CF表面处理、接枝CNT及接枝CNT密度等因素对CF/PA6导电复合材料性能的影响。研究内容主要包括以下三部分:(1)CF/CNT混合增强体的制备。采用浓硝酸分别对CF和CNT进行表面处理,并通过控制偶联剂接枝反应时间将定量的CNT接枝在CF上,制备了CF/CNT混合增强体。通过扫描电子显微镜、X射线光电子能谱等设备对CF进行测试和表征。结果表明:表面处理后的CF表面粗糙度增加,CF和CNT通过偶联剂化学键接枝后,CNT会在CF表面形成网状结构,增加复合材料的界面润湿性,提高了界面粘结能力。(2)CF/PA6导电复合材料单层的制备。采用热压成型方式制备了CF/PA6导电复合材料单层。通过电阻率测试仪、矢量网络分析仪等设备对复合材料的导电、导热、电磁屏蔽等性能进行表征,分析了CF不同处理对复合材料的影响。结果表明:CF的存在对PA6基体的导电性具有明显的增强作用,表面处理和接枝CNT可以有效地提高复合材料的导电、导热和电磁屏蔽性能。随着接枝含量的增加,复合材料的导电性能和导热性能有继续增加的趋势,但当接枝含量为0.40wt%时,虽然复合材料的导电性能和导热性达到最大值,但力学性能有所降低。(3)CF/PA6导电复合材料层合板的制备。采用预层叠结合模压的方式制备了CF/PA6导电复合材料力学性能测试层合板。通过万能电子试验机、扫描电子显微镜等设备对复合材料的力学性能、断口形貌进行了测试。结果表明:CF表面处理和定量接枝CNT可以提高复合材料的力学性能。随着CNT接枝密度的增加,复合材料的力学性能呈现先增后降的趋势,并在CNT接枝含量为0.25wt%时达到最大值,与未处理的CF/PA6复合材料相比有明显的提高。用H型试样验证了复合材料的界面结合能力,结果表明界面结合情况与力学性能测试结果相匹配。用应力传递机制论证了接枝一定量的CNT可以增加纤维与基体的粘结能力,CNT与CF搭接形成的网络结构将应力传递转向基体,阻止了复合材料的界面裂纹的扩展,以此来提高复合材料的力学性能。