竹材是我国主要的森林资源之一,其生长快、材性好,可以持续砍伐取材,在生长过程中,即使受雪压弯曲至触地,也不会产生断裂,素有“植物钢铁”的美誉。利用竹材分离制取的天然竹纤维,具有高比强度和比模量的特性,被称为“天然玻璃纤维”。以环氧树脂为基体制备的竹纤维/环氧复合材料,具有轻质高强,耐疲劳性好和缓冲性能好等优点,以及具有成本低、能耗低和环保性优异等特性,可以替代玻璃纤维复合材料,发挥竹纤维可再生和可循环利用的优势,应用于汽车次构件、壳体、装饰和包装材料等领域。本文以慈竹为原材料,采用碾压开松和加捻收卷技术,制备了具有一定断裂强力的连续长度的竹纤维纱线或简称连续竹纤维（TBF）;分析了TBF的加捻结构,测试其树脂浸渍和吸湿特性。利用环向缠绕成型工艺制备新型的TBF环向复合材料,采用环境扫描电子显微镜、X射线三维显微CT、动态热力学分析仪、力学试验机等设备,分析了TBF环向复合材料性能,揭示了其成型机理。针对竹纤维吸湿特性,利用DVS水分吸附仪和吸湿环境处理等手段,研究竹纤维、TBF及其复合材料的水分吸附特性、吸湿性能和吸湿老化性能,解析了TBF环向复合材料吸湿机制,并对其使用寿命进行预测。研究内容和相关结论如下:1)确定了TBF制取工艺,制备断裂强力达到70.56 N的TBF。基于碾压开松分离的竹纤维尺寸结构,结合纤维纱线卷捻方式,自主研制了竹纤维加捻机。阐述了竹短纤维加捻技术和设备工作原理,分析了TBF的结构特征和力学性能。利用机械碾压开松工艺和纤维加捻技术,制备出TBF的直径为1.48 mm,断裂强力为70.56 N,达到纤维环向缠绕成型技术的应用要求。2)获得了TBF树脂浸渍结合状态,并提出了纤维树脂浸渍的改进方法。采用湿法缠绕成型连续浸渍工艺,环氧树脂附着在TBF表面,未能浸入纤维内部孔隙组织,TBF加捻结构增加了树脂浸渍难度,纤维周围存在大量的气泡孔隙。采用真空浸渍的方式,避免了纤维束间孔隙的产生,使得纤维浸渍孔隙率由15.8%降至6.5%。了解TBF树脂浸渍性能、浸渍孔隙分布特征,为TBF环向复合材料树脂浸渍工艺的改进提供了方向。3)建立了植物纤维环向复合材料的评价体系,获得了TBF环向复合材料的力学性能。NOL环复合材料是评价环向缠绕成型复合材料性能最常用的手段,研究得出:采用5层缠绕结构的NOL环,对比不同尺寸规格植物纤维纱线环向缠绕复合材料性能较为合理。TBF-NOL环的拉伸强度、剪切强度、弯曲强度和环向拉伸胶合强度分别为45.62 MPa、18.31 MPa、105.41 MPa和32.31 MPa,表现出较好的界面结合性能。4)揭示了TBF环向复合材料结构特征与成型机理。TBF环向复合材料由竹纤维增强相、环氧树脂基体相和多级孔隙损伤相组成。TBF环向复合材料内部的TBF增强相平行排列,周围包覆树脂基体;含有纤维组织孔隙、树脂固化孔隙和浸渍缺胶孔隙等特征的孔隙结构。TBF环向复合材料的成型机理实质上是TBF树脂浸渍和定位排列,即TBF经树脂浸渍,树脂包覆在TBF表面,树脂未能进入TBF内部的导管和薄壁组织,TBF被缠绕设备按照一定的工位排列,树脂加热固化后,在TBF两侧产生大量气泡孔隙,纤维的位置固定不变,实现纤维与纤维、纤维与树脂、树脂与树脂之间环向连续相连成型。5)阐述了TBF环向复合材料水分吸附特性变化情况,建立了TBF复合材料吸湿-解吸过程含水率预测模型。采用DVS水分吸附法,研究得出竹纤维和TBF水分吸附过程符合II型等温吸附曲线特征,吸湿-解吸过程含水率变化可用GAB模型进行预测。而TBF增强环氧树脂基复合材料的水分吸附过程符合V型等温吸附曲线特征,解吸过程含水率变化可用Dose Resp模型进行预测。利用PEK模型较好解释了TBF为单分子层和多分子层水分吸附模式,而TBF与环氧树脂复合,其水分吸附模式变为单分子层模式,纤维内部导管和薄壁组织被树脂包裹,形成闭孔的孔隙结构。6)明确了TBF环向复合材料吸湿机制,建立其弯曲强度衰减预模型。TBF环向复合材料吸湿过程符合Fick第二定律。经70℃水浸泡环境处理,TBF环向复合材料含水率和力学性能变化最大,其最大含水率为21.17%,其剪切强度和弯曲强度分别下降36.77%和46.84%。多级孔隙结构TBF环向复合材料的吸湿过程,首先是树脂基体吸湿,其次是裂纹和微孔传递水分,最后是TBF的吸湿;在其性能老化情况中,TBF干缩湿胀,出现干缩裂纹,并与树脂基体分离,易发生分层破坏。根据剩余强度模型公式,建立预测热固性树脂基体TBF环向复合材料在低温高湿环境下使用寿命模型,在20℃水浸泡条件下,TBF环向复合材料具有较好的长期服务能力,当使用期限10年以内时,其性能可以长期保持在40%至50%之间,需要减少复合材料中孔隙含量,提高其安全使用性。