碳纤维增强的高性能热塑性聚（芳醚酮）（CF/PAEK）复合材料因其优异的抗冲击性、抗老化性、高强度、高模量以及高温机械稳定性而被广泛应用于航空航天、铁路运输等领域[1]、[2]、[3]。CF与PAEK树脂基体之间的界面性能显著影响复合材料的整体性能[4]、[5]，而它们的界面耐热性在高温应用中至关重要。
通常，碳纤维表面光滑且化学性质惰性[6]、[7]、[8]，而PAEK树脂基体（如聚醚醚酮（PEEK）、聚醚酮酮（PEKK）和聚邻苯二甲酰亚胺醚酮（PPEK）具有较高的熔体粘度和较低的流动性[9]、[10]、[11]。此外，常用的环氧基涂层剂与PAEK树脂的相容性较差[12]、[13]。这些因素共同导致了CF/PAEK复合材料界面性能较弱[14]，从而限制了其应用范围。因此，人们进行了大量研究以改进碳纤维表面，以增强CF/PAEK复合材料的界面性能。已经开发了多种改性方法，包括液相沉积[15]、电化学接枝[16]、等离子体处理[17]以及使用专用涂层剂[18]、[19]、[20]、[21]、[22]、[23]。这些处理方法在碳纤维表面引入极性官能团，提高了树脂基体的润湿性并增加了纤维表面的粗糙度，从而增强了界面结合力。这些改进有助于在界面处有效传递应力，从而提升复合材料的界面性能。
涂层剂方法操作简单、成本低廉，易于工业化生产[24]。例如，Lei等人[25]通过紫外诱导接枝制备了一种无表面活性剂的水基PES-NaPSS涂层剂。用0.9 wt%的PES-NaPSS水基涂层剂处理碳纤维表面后，改性CF/PEEK复合材料的界面剪切强度（IFSS）和弯曲强度分别从71.1 MPa和633.1 MPa提高到了94.4 MPa和888.2 MPa。Chen等人[18]制备了一种热稳定的PEI-GO混合涂层剂，使改性CF/PEEK复合材料的IFSS提高了44%，层间剪切强度（ILSS）提高了12%。Su等人[26]使用浓硫酸对PEEK树脂进行磺化，制备了一种水基乳液涂层剂。施加0.5 wt%的该涂层剂后，改性CF/PEEK复合材料的弯曲强度、弯曲模量及ILSS分别提高了35.5%、5.4%和26.0%。Hassan等人[27]将PEI与功能化多壁碳纳米管混合制备了涂层剂。结果表明，PEI与PEEK之间的π-π相互作用显著提高了相容性和界面机械互锁性，使得涂层的CF/PEEK复合材料的弯曲强度提高了76%，弯曲模量提高了119%，IFSS提高了85%。这些研究表明，通过涂层剂对碳纤维表面进行改性可以有效提升CF/PAEK复合材料的界面性能。现有研究主要集中在涂层剂与树脂基体的相容性以及加工温度的匹配上。然而，关于涂层剂分子结构如何影响复合材料界面耐热性的系统研究仍较为有限。
CF/PAEK复合材料结合了轻质和高温耐受性的优异特性，使其成为制造高温服务环境组件的关键材料。典型应用包括飞机内部部件、发动机整流罩部件、汽车涡轮增压器进气管以及可重复灭菌的手术器械等[28]、[29]、[30]。因此，在高温下保持良好的界面性能对于保持这些复合材料的优异机械性能至关重要。大量研究表明，增强界面结合力有助于在高温下保持优异的机械性能[31]、[32]。例如，Chen等人[31]使用新型羧基化水性聚酰亚胺（PI）涂层剂改善了碳纤维增强聚醚醚酮（CF/PEEK）复合材料的界面性能。在200°C下评估其拉伸性能时，发现涂层的CF/PEKK复合材料的拉伸强度达到了61.3 MPa，比未涂层复合材料高27.2%。而在室温下，涂层的复合材料拉伸强度仅比未涂层复合材料高19.8%。这些结果表明，涂层剂形成的界面结构在高温条件下对提升复合材料的机械性能贡献更大。Wang等人[32]使用三种二元水溶性聚酰胺盐（PAAs）作为涂层剂改性碳纤维表面，从而改善了基于PEI和PEEK的复合材料的机械性能和热稳定性。研究发现，未改性的CF/PEI和CF/PEEK样品表现出典型的界面剥离特征，表明在高温下界面粘附力不足。相比之下，改性的复合材料（如PI2/PI3-CF/PEI和PI1/PI3-CF/PEK）表现出树脂撕裂现象，裂纹扩展主要发生在基体内部而非界面处，表明界面结合更为牢固。因此，强界面和界面耐热性在提升CF/PAEK复合材料的高温机械性能中起着关键作用。然而，关于涂层剂分子结构如何影响复合材料界面耐热性的系统研究仍然不足。
本研究探讨了不同分子结构的树脂作为涂层剂对CF/PEKK复合材料界面耐热性的影响。分别使用PEI、PES和PSF树脂制备了三种溶剂型涂层剂，并对其改性后的碳纤维的化学组成、表面形态和热稳定性进行了分析。此外，还研究了涂层剂树脂和测试温度对CF/PEKK复合材料界面性能的影响，以及剥离后碳纤维的表面形态。本研究系统地探讨了涂层剂分子结构对复合材料界面耐热性的影响，为这类复合材料的高温应用提供了研究基础。
