碳纤维增强聚合物基复合材料(CFRPs)作为一种通用的工程材料,因其拥有高比强度、易于加工成型、耐腐蚀性等一系列优点而被广泛地用于不同的工程应用中。碳纤维增强聚合物基复合材料主要由树脂基体和连续或不连续的单向碳纤维(CFs)、碳纤维织物或者满足不同强度标准的不同纤维取向的叠层碳纤维织物层组成。而树脂基体与碳纤维间的界面结合在决定碳纤维树脂基复合材料整体性能方面起重要作用。但由于碳纤维表面光滑、表面能低以及呈化学惰性,碳纤维与树脂基体的界面结合强度往往不尽如人意。因此需要对碳纤维进行表面改性,来达到提高复合材料界面性能的目的。本文首先研究了物理涂覆的方法改性碳纤维,将硅烷化的纳米微晶纤维素涂覆到碳纤维表面,以增强碳纤维/环氧树脂复合材料的界面结合。用酸解法制备纳米微晶纤维素,并用3-氨丙基三乙氧基硅烷官能化。将不通过质量分数硅烷化的纳米微晶纤维素分散到1 wt%的环氧树脂甲苯溶液中,涂覆到碳纤维表面,通过SEM观察表面形貌。用接触角测量仪观察碳纤维表面浸润性的变化情况。再用改性后的碳纤维与环氧树脂制备复合材料,测试复合材料的界面剪切强度(IFSS)、层间剪切强度(ILSS)以及弯曲性能。结果表明,涂覆的硅烷化纳米微晶纤维素含量为0.3 wt%时,界面性能最佳。本文又研究了化学接枝的方法改性碳纤维,将柠檬酸接枝到碳纤维表面,以增强碳纤维/环氧树脂复合材料的界面结合。用一步法将聚柠檬酸接枝到碳纤维表面,再接枝对苯二胺增强界面性能。用FTIR和XPS对改性前后的碳纤维表面的元素组成以及官能团的变化。SEM观察改性前后的碳纤维的表面形貌。界面剪切强度、层间剪切强度测试表明,柠檬酸处理的碳纤维/环氧树脂复合材料界面剪切强度比未处理的碳纤维复合材料提高了31.5%,柠檬酸处理后接枝对苯二胺的碳纤维/环氧树脂复合材料界面剪切强度比未处理的碳纤维复合材料提高了79.3%。柠檬酸处理后接枝对苯二胺的碳纤维/环氧树脂复合材料层间剪切强度比硝酸氧化的碳纤维复合材料提高了36.1%。