碳纤维（CF）作为一种高性能纤维,具有优异的比模量、比强度、耐热和耐酸碱等性能,可以作为增强体改善复合材料性能,而商业CF表面活性官能团种类和含量较少,表现为化学惰性,难于以化学键合的方式与尼龙6（PA6）基体结合,导致CF表面与PA6基体的润湿性和结合性较差,制约了CF/PA6复合材料的应用,因此有必要对CF表面进行修饰。本文通过索氏提取器对CF表面进行清洗和氧化两步预处理后,在不同工艺条件下分别探究了N-羟甲基丙烯酰胺（NMA）化学修饰和电泳沉积壳聚糖（CS）修饰对CF性能的影响。通过单丝强伸度仪、傅里叶红外光谱仪（FT-IR）、X射线光电子能谱仪（XPS）、拉曼光谱仪（Raman）、扫描电子显微镜（SEM）和原子力显微镜（AFM）等表征手段进行分析;通过吸湿率、力学性能测试和断面微观形貌表征,研究了CF/PA6复合材料耐湿热性能、力学性能和界面结合性。结论如下:在最佳工艺（125℃,2 h）下,丙酮蒸汽清洗后CF（D-CF）有最大单丝拉伸强度为4692 MPa,拉曼R值为4.56,表面O/C含量为20.34%,AFM Ra为3.0 nm;在最佳工艺（120℃,3 h）下硝酸蒸汽下氧化后CF（O-CF）与D-CF相比,单丝拉伸强度增大到4832 MPa,拉曼R值降低至3.81,表面O/C含量增加到33.03%,C-O含量增加了31.9%,AFM Ra增大至10.0 nm;O-CF/PA6与D-CF/PA6复合材料相比,其吸湿率下降到7.26%,拉伸强度提高了8.34%,弯曲强度提高了5.94%。在室温下,浓HNO₃催化下N-羟甲基丙烯酰胺修饰CF（H-NMA-CF）的效果优于二甲基甲酰胺（DMF）催化下N-羟甲基丙烯酰胺修饰CF（D-NMA-CF）,H-NMA-CF表面的N元素含量增加至11.94%,N/C含量增加至17.95%,AFM Ra增大至23.1 nm,拉曼R值增大到4.53。H-NMA-CF/PA6与O-CF/PA6复合材料相比,其吸湿率下降到6.31%,拉伸强度提高了28.33%,弯曲强度提高了25.7%。采用不同电泳沉积工艺沉积壳聚糖修饰CF表面,在30 V电压下沉积60 s壳聚糖修饰CF（CS-CF）的效果最佳。CF表面沉积的壳聚糖片层以桥梁的形式连接CF与PA6,CS-CF与O-CF相比,其表面的O/C含量增大到50.86%,C-O含量增大到41.57%,AFM Ra增大至28.6 nm,拉曼R值增大到4.62,CS-CF/PA6与H-NMA-CF/PA6复合材料相比,其吸湿率下降至6.01%,拉伸强度提高了8.11%,弯曲强度提高了8.04%。沉积壳聚糖修饰优于N-羟甲基丙烯酰胺化学修饰,进一步提高了CF/PA6复合材料性能。