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纸基摩擦材料以其动态摩擦系数稳定、动/静态摩擦系数比接近1、磨损率低、贴合性能平稳、生产成本低、使用寿命长以及保护对偶材料的优点而发展成为重要的摩擦材料。碳纤维作为纸基摩擦材料中最常用的增强体,具有耐摩擦、耐高温、耐腐蚀、抗疲劳、无蠕变等优点,但其表面光滑,与树脂基体间的结合力较弱,影响了碳纤维的应用。本研究的目的是通过对聚丙烯腈（PAN）基碳纤维表面进行功能化改性,增大纤维表面粗糙度,提高表面活性。利用湿法造纸方法制备力学性能优越、摩擦学性能显著的改性碳纤维纸基摩擦材料。本文系统的探究了碳纤维长度、聚酰亚胺树脂和酚醛树脂浸渍浓度、热压温度和压力对碳纤维增强纸基摩擦材料前驱体力学性能的影响,初步得到碳纤维增强纸基摩擦材料前驱体的最佳制备工艺。结果表明:当PAN基碳纤维长度为6mm,浸渍浓度为20%的聚酰亚胺树脂,在热压温度240℃、热压压力15MPa、热压时间5min时制备的碳纤维增强纸基摩擦材料前驱体性能最佳,纸张抗张指数为25.3N·m/g,孔隙率为43.3%。为了提高碳纤维的表面性能,增强纸基摩擦材料的性能,采用乙烯基三乙氧基硅烷（VTEO,A151）、双-[γ-（三乙氧基硅）丙基]四硫化物（TESPT,Si69）两种硅烷偶联剂对PAN基碳纤维进行改性处理,研究了两种偶联剂不同官能团对碳纤维及其纸基摩擦材料力学性能和摩擦磨损性能的影响。结果表明:与未改性处理的CF相比,Si69和A151增加了纤维粗糙度,A151-CF表面能增加了37.3%,Si69-CF表面能提高了109.4%。在定速2000r/min、1.0MPa制动压力下,与未改性CF增强纸基摩擦材料试样相比,Si69改性CF增强纸基摩擦材料动摩擦系数最稳定,动/静摩擦系数比为0.961,磨损率为1.8×10-8·cm-3·J-1,下降了约18.2%,其摩擦学性能相对最好。为了进一步增强材料摩擦性能、降低磨损率,首先对SiO2纳米粒子改性处理制得TESPT-SiO2纳米粒子,然后采用温和、简单的浸渍方法,在碳纤维表面引入TESPT-SiO2纳米粒子,形成了碳纤维/树脂复合材料的分层界面结构。纤维表面能和润湿性随TESPT-SiO2接枝密度的增加而明显增加,1.0wt%TESPT-SiO2-CF的表面能γ为103.34mN·m-1,极性组分γP为61.28mN·m-1,色散组分γd为42.06mN·m-1。复合材料的ILSS和IFSS高度依赖于CF上的TESPT-SiO2接枝密度,1.0wt%的TESPT-SiO2-CF复合材料比未处理的CF复合材料ILSS提高了35.14%,IFSS提高了71.25%,复合材料的力学性能明显增加。改性纤维单丝拉伸强度略微提高,1.0wt%TESPT-SiO2-CF拉伸强度为5.34GPa,比未改性CF拉伸强度增加了0.38GPa。TESPT-SiO2-CF增强纸基摩擦材料中,TESPT-SiO2-CF纤维表面活性基团增加,粗糙度增大,纤维表面活性能增加,使得CF纤维分布更加均匀,相互桥接,形成大小不一的孔隙,孔隙率为41.7%,动/静摩擦系数比为0.971,磨损率为1.5×10-8cm-3·J-1。本论文中,改性碳纤维制备纸基摩擦材料,接枝纳米颗粒包覆改性的方法优于偶联剂湿化学改性。