为解决飞机雷达罩在飞行过程中聚集电荷的问题,需要在其表面涂覆一层抗静电复合涂层。本课题组以聚氨酯作为基体,以自制的低温抗静电碳化纤维为填料制备了满足雷达罩要求的抗静电涂层。但在实验室环境中发现,碳化纤维的电阻率在放置过程中逐渐升高,使制备的涂层抗静电性能存在不稳定的隐患。而未来该抗静电复合涂层需要应用在高温、高湿和高盐的海洋环境中,给碳化纤维的电阻率稳定性提出更高的要求。本课题研究了碳化纤维的电阻率在储存环境和模拟海洋环境中的变化规律,提出了对纤维进行表面防潮处理和改善碳化工艺两种方式提高电阻率稳定性。本文首先研究了碳化纤维在储存环境、湿热试验环境和盐雾试验环境中电阻率的变化,明确了碳化纤维电阻率变化的主要原因是吸潮,纤维表面的极性官能团吸附水分子并通过介孔向纤维内部扩散。总结了纤维电阻率的升高的两个影响因素:1.吸湿过程,在制备后的24h之内,纤维快速吸湿,游离的水分子进入纤维的片层间,影响π电子的传输,此时纤维电阻率升高约100%;然后纤维继续吸湿,游离水与纤维内部的极性官能团通过氢键结合,形成结合水,进一步影响纤维电性能,电阻率升高200%,该过程需要较长时间。2.氧气与水分子共同对纤维的分子链产生老化作用,使纤维的石墨片层缺陷增加,有序度降低,纤维的电阻率升高66%,之后纤维的电阻率到达稳定,该过程需要很长时间。最后确定了湿热试验和盐雾试验中使碳化纤维的电阻率升高的主要原因是湿度,发现湿度越高纤维电阻率升高越快。针对上述研究结果,提出了使用KH1631对碳化纤维进行表面防潮处理来提高纤维电阻率的稳定性的方法。对表面改性处理后纤维的表面形貌、官能团种类、表面元素分析和水接触角的分析结果表明,用2～6 wt%的KH1631水解液处理的碳化纤维在表面有效地接枝了有机硅树脂,并形成紧密的包覆层,提高了纤维的表面惰性,并依然保留了纤维的分纤性。通过观察在聚氨酯体系中的分散过程,发现该表面处理可以提高在涂层体系中的稳定性,并依然满足复合涂层的力学性能要求。通过跟踪测试在湿热和盐雾环境下纤维电阻率的变化情况可知,该防潮处理可以大大提高碳化纤维电阻率的稳定性。最后探究了碳化工艺对碳化纤维电阻率稳定性的影响。使用连续化生产线和管式炉制备了不同的碳化纤维,通过纤维的直径、密度和纤维的晶体结构分析,发现升高碳化温度可以提高纤维的有序度,延长保温时间可以促进纤维内部石墨片层的生长,这两种方法都可以降低纤维的电阻率。通过研究在储存环境、湿热试验环境和盐雾试验环境中纤维电阻率的变化情况发现,碳化纤维的电阻率稳定性与初始电阻率有关,初始电阻率越低的纤维稳定性越好。针对发现的纤维电阻率在湿度大的环境中快速升高并到达稳定的现象,可以通过制备较低电阻率的纤维并进行高湿处理使纤维的电阻率快速升高到达稳定地目的。