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不饱和聚酯（UP）复合材料因其优异的力学性能、良好的耐热性和抗疲劳性等特点,广泛应用于航天航空、电子和建筑等领域,但该材料在长期使用过程中会产生微裂纹,若微裂纹没有及时修复,将导致材料的力学性能和尺寸稳定性下降,进而影响材料的使用性能。微胶囊型功能性材料不仅可以提高复合材料的韧性,还可以通过对微裂纹的自动响应实现对微裂纹的自修复,使其在新材料研究领域备受青睐。然而由于微胶囊配方体系的不同,合成工艺的差异,导致其微观结构差异较大,且与基材的界面结合程度也不同,进而影响复合材料的基本性能。碳纤维（CF）因其比强度高、比模量高、摩擦系数低等优点而经常用作树脂基复合材料的增强体,但其呈化学惰性、表面能低、与树脂基体粘结性差等缺点限制了在复合材料中的发展。因此如何实现复合材料自修复功能长期稳定性的同时,尽量减少因微胶囊和CF的引入而导致的复合材料性能下降是迫切需要解决的问题。本研究采用原位聚合法以三聚氰胺-脲醛树脂为壁材,环氧树脂（E-51）为芯材制备微胶囊（MUF）,将其应用于碳纤维增强不饱和聚酯（CF/UP）复合材料中,详细探讨了CF和MUF含量对UP复合材料结构和性能的影响,确定了最佳用量。通过光学显微镜（OM）和扫描电子显微镜（SEM）观察MUF的表面形貌;傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）对MUF、CF/UP复合材料和微胶囊/碳纤维/不饱和聚酯（MUF/CF/UP）复合材料的化学结构进行表征;热重分析仪（TGA）、动态力学分析仪（DMA）、悬臂梁冲击仪和万能拉力试验机对复合材料的热学、力学性能及自修复性能进行测试。结果表明,当CF和MUF含量均为1wt%时,MUF/CF/UP复合材料的热学、力学性能及自修复性能较佳,但由于MUF和CF与UP基体的相容性较差,MUF和CF的加入仍对复合材料的性能造成了影响。为改善上述问题,通过表面处理法和化学接枝法分别对CF和MUF进行改性,探讨了改性剂种类、改性工艺、改性方法对CF及MUF表面形貌、化学结构及热性能的影响,研究了不同改性工艺制备的CF及MUF对MUF/CF/UP复合材料热学、力学性能及自修复性能的影响。通过FTIR表征改性前后MUF、CF及复合材料的化学结构;SEM观察改性前后MUF、CF的表面形貌变化及MUF、CF在复合材料中的分散性;X射线光电子能谱仪（XPS）研究MUF及CF与改性剂界面间的相互作用力,揭示改性剂的作用机理;并利用TGA、DMA、冲击试验机、硬度计、万能拉力试验机等研究自修复组分对UP复合材料热学、力学性能及自修复性能的影响。结果表明,H2O2与浓HNO3处理20min后的CF（OCF和OCF2）及KH-570接枝改性的CF（KCF）表面粗糙度和活性官能团含量均增加,从而改善了CF与UP基体的界面相容性。其中MUF/OCF/UP复合材料较MUF/OCF2/UP复合材料而言,综合力学性能更好,MUF/KCF/UP复合材料的力学性能最佳,自修复效率较高,可达67.03%。表明CF经过改性后,改善了其与基体的界面相容性,提高了复合材料的性能。KH-151与KH-570于60℃时表面处理的微胶囊（MUF1和MUF2）及KH-570接枝改性的微胶囊（MUF3）形状规则、表面粗糙,与UP基体结合更加紧密。比较可得,MUF2/OCF/UP复合材料的综合力学性能比MUF1/OCF/UP复合材料的好,MUF3/OCF/UP自修复复合材料的力学性能最佳,自修复效率较高,可达70.77%。表明MUF的改性可以提高微胶囊与不饱和聚酯基体材料之间的界面结合力。