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本文采用实验测试和有限元数值分析相结合的方法，研究玻璃纤维增强环氧树脂复合材料（GF/CYD-128层合板）在深海环境中的吸湿行为，揭示复合材料在深海环境下的吸湿机理及吸湿对复合材料力学性能的影响规律；通过纤维界面处理和基体纳米填料改性提高复合材料本体耐湿性；通过在GF/CYD-128层合板表面构建超疏水表面层提高复合材料结构整体阻湿性。主要研究内容包括：聚合物基复合材料深海环境吸湿行为研究。设计并制备了圆柱形压力容器，内装海水并充入0-3.0MPa的高压氮气，模拟0-300米的深海环境。采用称量法表征复合材料的吸湿量，采用试件排水法表征复合材料吸湿溶胀率，研究GF/CYD-128层合板在深海环境中的吸湿规律。结果表明，复合材料在深海环境中吸湿量的变化规律符合Langmuir吸湿模型，采用该模型预测GF/CYD-128层合板在3.0MPa水压下的吸湿数据与实测数据吻合较好。深海环境吸湿对聚合物基复合材料力学性能影响研究。通过复合材料试样吸湿后力学性能的测试和表征，揭示吸湿后GF/CYD-128层合板力学性能的变化规律；采用有限元分析方法，分别建立了常规吸湿和界面优先吸湿细观力学分析模型，得到复合材料吸湿后的内应力分布，揭示复合材料吸湿破坏的细观机制。结果表明，界面优先吸湿细观力学分析模型的预测结果与实验结果较为吻合，表明界面脱粘是复合材料吸湿后破坏的主要控制模式。在深海环境吸湿后，GF/CYD-128层合板力学性能下降的主要原因是吸湿溶胀产生的内应力促使复合材料界面脱粘和基体开裂。复合材料界面吸湿改性研究。本文采用纤维表面处理方法，研究硅烷类偶联剂（RSiX3）表面处理对复合材料吸湿前后力学性能的影响规律。结果表明，采用预处理法比添加法的改性效果更好，与未经偶联剂处理的试件相比，KH550预处理使GF/CYD-128层合板的平均吸湿速率下降了31.8%，但对其饱和吸湿量基本没有影响；层间剪切强度提高了16.9%；在去离子水中浸泡79天后的层间剪切强度提高了10.3%；R基可与基体树脂反应的偶联剂其界面改性效果更好；水解后，X基团位阻较小的偶联剂其界面改性效果更明显。复合材料基体吸湿改性研究。提出了在基体中添加纳米颗粒的改性方法，进一步提高复合材料的耐湿性。通过对纳米SiO2填料改性树脂及其玻璃纤维增强复合材料吸湿前后的静态力学性能和疲劳性能测试，研究纳米填料改性对环氧树脂及其GF/CYD-128层合板耐湿性能的影响。结果表明，与饱和吸湿后未改性复合材料相比，纳米SiO2改性GF/CYD-128层合板饱和吸湿后的最大溶胀率降低了61.5%；饱和吸湿后，未改性GF/CYD-128层合板的弯曲强度比干态试样的下降了约15.3%，而纳米SiO2改性GF/CYD-128层合板的弯曲强度却上升了约5%；未改性GF/CYD-128层合板的短梁剪切强度比干态的下降了约31%，而纳米SiO2改性GF/CYD-128层合板的短梁剪切强度仅下降了约12%；与未改性试样相比，纳米SiO2改性复合材料试件的拉-拉疲劳寿命提高了142.8%。复合材料结构整体阻湿方法研究。提出了在聚合物基复合材料表面构建超疏水表面层的方法，提高复合材料结构的整体阻湿性。利用复合材料组元材料特性，设计了复合材料结构超疏水表面层的组元材料，通过化学刻蚀和表面修饰获得具有超疏水表面的纤维增强环氧树脂复合材料结构，对超疏水表面进行了微观结构表征，对具有超疏水表面的GF/CYD-128层合板的耐湿性进行了实验研究。结果表明，本文在GF/CYD-128层合板表面上制备的CaCO3/环氧树脂和ZnO/环氧树脂超疏水表面层的水滴接触角大于150°，且具有长期的室温稳定性和在10-80℃范围内的热稳定性，该超疏水表面能有效降低复合材料结构的吸湿速率和吸湿量。