本文研究了低温氧等离子体对碳纤维的表面改性，以此改善碳纤维/含酚酞侧基的聚芳醚酮（PEK-C）复合材料的界面黏结性能。利用XPS和AFM对碳纤维表面进行分析表征，考察了等离子体改性对T700碳纤维/PEK-C树脂基复合材料力学性能的影响。结果表明，等离子体处理可以在碳纤维表面引入大量活性含氧基团，同时使碳纤维表面粗糙度增加；改性后的T700/PEK-C复合材料的层间剪切强度和弯曲性能均有显著提高，表现为先升高后降低的趋势。实验结果显示，在200W的等离子体功率下处理15min，或在300W的等离子体功率下处理5min，均可取得最佳效果。断面形貌的SEM分析结果表明，处理前后复合材料的界面破坏模式发生了改变。利用在线溶液浸渍法制备预浸带，采用原位固结的方式进行连续碳纤维/PEK-C复合材料的缠绕成型工艺研究，考察了加工温度和纳米TiO₂对缠绕构件力学性能的影响。结果表明，在一定加工温度范围内，NOL环构件的力学性能良好，适量的纳米TiO₂可改善树脂和纤维的界面黏合效果，提高复合材料的层间剪切强度。考察了等离子体改性对复合材料湿热性能的影响。研究表明，复合材料吸湿的初始阶段基本符合费克第二定律。与未经等离子体处理的复合材料相比，处理后的复合材料吸湿速率较低，且平衡吸湿率也低于前者。吸湿后，复合材料的力学性能下降，但经过处理后的层间剪切强度保有率高于未经处理的。SEM断口形貌分析表明，经过处理后的T700/PEK-C复合材料的树脂和纤维界面黏结效果良好，抵御湿热老化的能力增强。