碳纤维具有高强、质轻、耐疲劳等优异性能，以其为增强材料制备的高性能树脂基复合材料广泛应用于体育器材、航空航天等领域。T300、T700等通用级碳纤维复合材料已有较多的研究与应用，而对高性能T800碳纤维复合材料的研究较少，T800较T300及T700碳纤维的单丝直径小，纤维表面性能差别较大，而且T800表面结晶结构较完整，导致其表面惰性高。所以，现有的常规树脂基体不适用于T800碳纤维的成型工艺，不能发挥T800碳纤维应有的强度，导致T800碳纤维复合材料的强度甚至低于T300、T700碳纤维复合材料的强度。

　　实验选用了三种有代表性的不同结构类型树脂，分别采用酸酐固化剂和芳香胺固化剂，考察了树脂浇注体的拉伸性能和T800碳纤维单向复合材料的层间剪切强度，并对比了T300碳纤维和T700碳纤维复合材料的层间剪切强度。芳香胺固化剂采用二氨基二苯甲烷（DDM）和自制的改性芳香胺。

　　通过实验结果看出，采用酸酐固化剂时树脂浇注体的拉伸强度普遍低于采用芳香胺固化体系，芳香胺固化的TDE85缩水甘油酯环氧树脂的浇注体拉伸强度最高，超过100MPa，其他树脂体系的拉伸强度相差不大，约在70MPa。三官能度的TDE-85树脂固化后交联密度较大，但分子结构中的大量酯键提供了较好的韧性，其浇注体有良好的拉伸强度；四官能度的AG80树脂主链刚性较大，固化后交联密度更大，表现出较大的脆性，使浇注体拉伸强度降低。

　　关于碳纤维复合材料的性能，T800碳纤维复合材料的层间剪切强度以TDE-85/改性胺体系最高，达到113MPa，明显高于T300和T700碳纤维复合材料；其次是AG80环氧树脂，采用酸酐和芳香胺固化剂其层间剪切强度均超过了100MPa；而对于CYD-128树脂来说，无论采用何种固化剂，T800碳纤维复合材料的层间剪切强度均非常低，都在60~70MPa之间，甚至低于T300和T700碳纤维复合材料的层间剪切强度。

　　T800碳纤维复合材料的界面性能主要取决于树脂基体的结构与性能，由于T800碳纤维表面上胶剂的酯基含量较高，极性较大，当采用含有极性较高的酯键缩水甘油酯类环氧树脂或含有叔氨基的缩水甘油胺环氧树脂为基体时，其复合材料的层间剪切强度明显提高。不同树脂基体对T300和T700碳纤维复合材料的层间剪切强度影响较小，而对T800碳纤维复合材料的层间剪切强度影响较大，所以，制备高性能T800碳纤维复合材料的关键在于树脂基体的研究。

　　同时可看出，AG80环氧树脂浇注体的拉伸强度并不高，但T800碳纤维复合材料的层间剪切强度却很高，接近于TDE-85/改性胺体系复合材料的层间剪切强度。可以考虑以TDE-85树脂和AG80树脂复配使用时是否可以提高T800碳纤维复合材料的力学性能，表3是两种树脂在不同质量配比时的树脂浇注体性能和T800碳纤维单向复合材料的层间剪切强度以及缠绕成型的NOL环复合材料拉伸强度，固化剂采用改性胺。

　　在加入少量AG-80环氧树脂的情况下，树脂浇注体的拉伸强度提高，达到110MPa，T800碳纤维单向复合材料的层间剪切强度也有显著提高，具有良好的协同作用。但是NOL环缠绕复合材料的拉伸强度却明显降低，完全发挥不出T800碳纤维应有的强度，这是因为加入AG80树脂后体系的粘度增大，采用缠绕成型等快速成型工艺时，树脂难以快速浸润到每根纤维之间，使复合材料的界面性能下降，材料受力后迅速从界面产生破坏。因此，T800碳纤维适用的树脂基体除了要与碳纤维有良好的匹配性外，还要研究其粘度对浸润性的影响。

　　树脂基体对T800碳纤维复合材料的界面性能影响较大，T800碳纤维表面上胶剂中含有较多的酯基，与TDE-85缩水甘油酯类环氧树脂有较好的相容性，TDE-85树脂经芳香胺固化后与T800碳纤维有良好的界面性能；加入适量的AG-80环氧树脂后，树脂体系具有协同效应，使T800碳纤维复合材料的层间剪切强度进一步提高，达到138MPa；活性稀释剂能有效提高T800复合材料的界面性能，且对复合材料的耐热性影响不大，使复合材料Tg达到213℃；采用该树脂体系制备的NOL环复合材料拉伸强度达到2530MPa，具有良好的应用价值。

　　阅读延伸：《T800/AG80碳纤维复合材料的性能参数研究》