连续纤维增强热塑性复合材料是由热塑性树脂,连续纤维以及其他添加剂复合而成。相比较于热固性复合材料,热塑性复合材料无有害添加剂,可回收循环使用,具有优异的综合性能。因此,热塑性复合材料在越来越多的领域得到开发和应用,比如军事武器、航空设备、汽车零件、运动器械等。然而,热塑性复合材料也有其缺陷,相比较于热固性树脂的低黏度,通常热塑性树脂的黏度高达上千帕秒,在一般加工条件下较难与连续纤维结合,会产生许多孔隙,使得复合材料的浸渍程度不理想,影响其性能,所以自热塑性复合材料开发以来,其主要研究方向一直是提高浸渍程度,降低加工难度,提高生产效率。本论文采用熔融浸渍工艺,以碳纤维和聚丙烯树脂为研究对象,从浸渍成型工艺,浸渍模具口模结构以及复合材料结合界面等三个方面入手,优化碳纤维增强聚丙烯树脂预浸料的生产工艺,提高其机械性能与力学性能,推动其工业化大规模生产。通过控制变量法,对比研究碳纤维与玻璃纤维增强聚丙烯熔融浸渍工艺,分析增强纤维熔融浸渍特点,结果表明:熔融浸渍过程,碳纤维的断裂率更高,浸渍性能好于玻璃纤维。碳纤维熔融浸渍工艺制定和模具设计应更主要关注纤维断裂问题。在此基础上,采用DOE实验方法,系统研究模具温度、牵引速度、模具间隙、预分散辊数等工艺因素对纤维增强复合材料的断裂率、纤维含量、孔隙率的影响规律,并优化得出最佳浸渍工艺参数。通过对纤维束在口模处的收敛进行分析,采用雷诺方程分析表示楔形区熔体压力变化分布,并结合达西定律,推导出纤维束的浸渍程度,将口模结构参数与纤维束浸渍程度联系起来,对其进行分析讨论,以指导实际口模结构的设计。同时,分析口模区的纤维束受力,采用Weibull概率分布为依据理论,建立口模区纤维断裂模型,研究口模结构对断裂率的影响规律,优化设计口模结构。研究表明较小的口模锥角可以提高浸渍程度,但会增加纤维断裂率,口模过渡圆角是引起纤维断裂的主因。针对碳纤维的表面惰性,与树脂的界面结合弱等缺点,本论文对碳纤维进行碳纳米管表面修饰,通过对复合材料层间剪切强度和力学性能的测试,来表征处理手段的有效程度。结果表明,碳纤维表面适当地氧化以及碳纳米管修饰,可显著提高复合材料的层间剪切强度和拉伸强度,分别提高了 41.4%和 75.9%。