作为先进复合材料最受关注的增强相材料,碳纤维具有优良的力学、耐磨、导电、导热、耐化学腐蚀等性能,通过与热塑性树脂复合,可以有效地提升材料的综合性能,拓展应用领域。复合材料的性能很大程度上取决于纤维与树脂基体间的界面结合强度,本研究针对提高复合材料界面结合性问题,分别采用电化学氧化法、MDI接枝涂覆法和硝酸液相氧化法对碳纤维进行表面改性处理,得到了三种改性纤维——e CF、MDI-CF和m CF。通过与热塑性聚氨酯（TPU）及聚甲醛（POM）复合,制备了一系列纤维含量在5 wt.%-30 wt.%的TPU/CF、TPU/e CF、TPU/MDI-CF、POM/CF和POM/m CF复合材料。本文从多角度分析表征碳纤维表面改性处理前后物理化学性质的变化,从理论上探讨表面改性作用的机理,阐明了改性碳纤维对TPU及POM复合材料力学性能和摩擦性能的影响和作用机理。本文主要研究内容和结果如下:（1）碳纤维分别经过电化学氧化处理、MDI接枝涂覆处理和硝酸液相氧化处理处理后,表面物理化学性质发生了明显的变化:表面粗糙度大幅增加;石墨微晶尺寸降低,无序化程度增加;羟基、羧基等活性官能团被成功引入到了纤维表面;纤维表面的O元素含量、N元素含量、含氧活性基团数量获得不同程度的增加。（2）改性碳纤维与基体之间的浸润性和结合强度提升。接触角测试表明MDI接枝涂覆处理是改善浸润性最为有效的方法;复合材料拉伸/冲击断面形貌证明了改性碳纤维与基体之间界面结合性得到显著改善,纤维能承载和传递更多的应力。（3）电化学氧化处理和MDI接枝涂覆处理对TPU复合材料的力学性能产生了显著的影响。复合材料的拉伸强度、模量、断裂伸长率以及韧性均比未改性前有所提高,硬度略有提升;储能模量获得了显著提高。MDI接枝涂覆处理可以有效提高TPU复合材料的摩擦性能。当MDI-CF纤维含量超过5 wt.%之后复合材料的磨耗低于纯TPU树脂,降幅最大达到18.20%。（4）硝酸液相氧化处理碳纤维提升了POM复合材料的综合性能。与POM相比,POM/m CF复合材料的弯曲强度和模量提高;与POM/CF相比,冲击强度提高,动态力学性能损耗因子降低,主要的摩擦机理为磨粒磨损和犁沟磨损,比磨损率先降低后增加,适宜的纤维添加比例为5 wt.%-20 wt.%;热失重分析的T_onset提高了0.6°C-5.7°C,T_max提高了3.3°C-9.0°C,热稳定性增加。