等离子体处理作为一种高效且环保的改性方式,近年来被越来越多地用于纤维材料的表面处理及改性。碳纤维等离子体处理目前正处于实验阶段,大多数研究表明等离子体处理能在纤维表面引入含氧极性基团提高表面的化学活性,有效改善碳纤维界面性能,增强纤维与树脂之间的粘结作用。本文以常压介质阻挡氩气等离子体技术为核心,研究了等离子体处理时间、处理电压对碳纤维表面性能的影响,并在此基础上对碳纤维进行马来酸酐接枝处理,分析对比了不同接枝顺序以及接枝浓度对纤维表面的作用效果。主要通过扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、X射线光电子能谱分析(XPS)、动态接触角及其表面能分析、单纤维碎裂法等测试和方法,对纤维表面形貌、表面化学成分、表面浸润性和界面粘结性能进行了表征。等离子处理结果显示,不同的处理时间和电压会产生不同的处理效果,当处理条件为6kv 90s时,纤维表面性能达到最佳。等离子体处理对碳纤维表面具有一定的清洁作用,但是刻蚀作用并不明显。等离子处理后,碳纤维表面的含氧基团增加,处理电压太大或处理时间过长均会消除部分产生的活性氧,当处理条件为6kv 90s时,纤维表面的氧/碳比达到最大值25.75%。短时间的等离子处理对于纤维强力影响较小,当处理时间超过180s时,纤维强力开始下降。接触角测试结果以及单纤维碎裂法测试结果均显示纤维表面增加的活性基团对改善碳纤维界面性能起主要作用,随着电压和处理时间的增加呈现出先增大后减小的趋势,在处理条件为6kv 90s时,表面能和IFSS值达到了最大,分别比原样提高了24%和47%。等离子体接枝处理结果表明,前接枝较后接枝对碳纤维表面的改善作用更加明显,最佳接枝浓度为0.05mol/L。相比于后接枝,前接枝时等离子体更容易发挥对接枝单体的刻蚀作用,使表面更加粗糙；并且能充分利用等离子体对于纤维及接枝单体的活化作用,使表面的活性基团增加。前后接枝浓度以0.05mol/L为宜,此时纤维与树脂之间的IFSS分别提高了77.7%和39.3%。马来酸酐接枝体对纤维强力也会造成一定影响,接枝后纤维强力均匀度提高,但是过高的浓度会对碳纤维的强力造成损伤。相比之下,接枝后纤维与树脂之间的IFSS比单纯的等离子体处理要高出65%。等离子体接枝能更好的活化纤维表面,提高与树脂之间的结合能力,可更好的应用于碳纤维复合材料的制备与加工。