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PAN基炭纤维上浆剂是炭纤维工业的助剂，在保护纤维和改善纤维表面性能等方面有特殊的作用。目前我国在此领域的研究与国外差距很大，其主要原因是炭纤维工业的落后和国外技术的封锁。因此，立足于国内现有技术，研发性能优异的通用型和功能型上浆剂，对于推动炭纤维全面国产化具有重要的社会意义和经济价值。
本论文在广泛了解国内外上浆剂研究动态的基础上，重点选用环氧树脂，混合乳化剂和纳米SiO2粒子来制备和改性上浆剂。系统考察了原料配比、上浆液浓度及改性粒子含量对上浆纤维微观结构及力学性能的影响。通过分析纤维表面性能参数及复合材料的力学性能和热性能参数，研究了上浆剂对复合材料界面黏结性能的贡献，提出了相关作用机理。主要结论如下：
1、炭纤维经溶剂型和乳液型上浆剂处理后，纤维表面缺陷被填补，沟槽变浅，单纤维得到补强，表面粗糙度和表面自由能增加。
2、炭纤维经溶剂型和乳液型上浆剂处理后，其复合材料的界面剪切强度(IFSS)和层间剪切强度(ILSS)随着上浆剂浓度的提高而增加。然而对于溶剂型上浆剂，当浓度为1.0wt％时，IFSS和ILSS出现最大值；进一步1.5wt％浓度上浆，力学性能出现下降趋势。溶剂型上浆剂对复合材料界面黏结性能的影响优于乳液型上浆剂。
3、纳米SiO2改性上浆剂使上浆纤维表面的微观结构和化学环境明显改变。对于浓度为1.0wt％的改性上浆剂，当纳米粒子含量达到0.5wt％时，单丝抗拉强度出现极大值。对于复合材料，当改性粒子含量达到1wt％时，其IFSS和ILSS出现极大值。
4、动态热机械分析(DMTA)表明：炭纤维经溶剂型和乳液型上浆剂处理后，其复合材料的E和Tg增大，tanδ减少。上浆剂中添加纳米SiO2粒子对热力学参数影响显著，当粒子含量达到1.0wt％时，E和Tg也出现极大值，tanδ有极小值，继续添加则会引起热力学性能的下降。界面粘结参数A和α也有相应的变化趋势。
5、上浆剂中的环氧树脂能够填埋炭纤维表面的缺陷，达到补强效果。上浆剂中的纳米SiO2粒子作为应力集中点能够引发微裂纹、阻止大裂纹扩张并使其绕到而行，吸收了更多断裂量，进一步补强炭纤维。
6、炭纤维与基体树脂黏结的紧密程度主要取决于两相界面间的化学反应和锚定效应。未表面氧化的炭纤维，表面活性小，含有较多环氧基团的上浆剂能够增加纤维表面活性官能团的数量，从而提高界面反应性。本实验中，环氧树脂AG-80具有四个环氧基团，经其改性的上浆剂性能较好。另外，上浆剂中小分子环氧树脂618能浸入纤维表层，在其表面铺展，大分子环氧树脂601迟滞于后凸现出来，使纤维表面粗糙度变大。含活性基团较多的功能型上浆树脂648、665和AG-80在纤维表面交联密度高，表面张力使上浆层收缩受力不均匀，在纤维表面出现高低不平的凸起。纳米SiO2粒子表面具有丰富的活性基团，能够强化上述两种因素。