玄武岩纤维（BF）具有耐化学腐蚀,耐热,高强高模,环境友好等独特优点,广泛应用于航空航天、建筑、运载工具等领域。但BF表面光滑且呈化学惰性,难以被聚合物润湿而发挥增强作用,限制了其在热塑性复合材料中的应用。因此,对玄武岩纤维进行表面改性,以增强其与聚合物的界面相容性就显得格外重要。本文采用硅烷偶联剂（KH550）/纳米二氧化硅（nano-Si O2）协同改性、辐照活化/纳米二氧化硅（nano-Si O2）改性以及辐照活化/原位生长改性三种不同的方法改性BF表面,并制备了BF/聚丙烯（PP）复合材料,并对相关材料的微观结构、宏观性能及二者之间的关系进行研究,主要研究结果如下:采用硅烷偶联剂KH550/nano-Si O2协同改性BF表面,并与聚丙烯（PP）熔融共混制备复合材料。综合利用傅立叶变换红外光谱（FTIR）、扫描电子显微镜（SEM）、水接触角、示差扫描量热仪（DSC）、热重分析（TGA）、万能材料试验机、宽频介电阻抗松弛谱仪和击穿强度测试仪对样品进行表征和测试,结果表明,nano-Si O2可与KH550发生键合,并稳定沉积于BF表面,使BF表面粗糙化,同时增大其比表面积,从而增强了BF对PP熔体分子链的润湿性,提升了BF与PP基体间的机械摩擦,促进了PP的异相成核,使PP结晶度从45.38%提升至53.40%,也使得BF与PP基体的界面结合更为紧密。最终,改性后复合材料的热分解温度较未改性样品可提高4.9℃;改性后的BF/PP复合材料的抗拉强度和弹性模量,相对未改性样品,可最高提升32.5%和28.5%,相对纯PP样品,可最高提升42.2%和32.5%;改性后复合材料的介电损耗和介电常数较未改性样品低,击穿强度高,改性效果良好。采用辐照活化/nano-Si O2改性BF表面,综合利用FTIR、SEM、DSC、X射线衍射（XRD）、热重分析（TGA）、万能材料试验机、宽频介电阻抗松弛谱仪和击穿强度测试仪对样品进行表征和测试,结果表明,BF表面经辐照活化后,其表面羟基增多,增大了与纳米粒子结合的可能性,使BF表面粗糙化,比表面积增大,进而为PP结晶提供了较多的成核位点,促进PP结晶速率加快,结晶完善,使得结晶度由44.96%增加到50.11%。需要注意的是,辐照后的BF/PP复合材料的结晶度相对未辐照的复合材料的低,由52.78%降低到50.11%,说明辐照虽提高了BF表面活性,但是沉积在其表面的nano-Si O2并不稳定,在制备过程中会有部分脱落。此外,粗糙化BF作为异相成核剂,能诱导PP生成少量的β晶,可在一定程度增加复合材料韧性。最终,复合材料的拉伸强度由纯PP的32.9MPa提升至I400BP-K/Si O2样品的42.5MPa,提高了29.2%,但I400BP-K/Si O2样品拉伸强度相对I0BP-K/Si O2样品降低了9.2%,不同的是,由于BF和nano-Si O2的本征耐热性,粗糙化BF的引入阻碍PP熔体分子链的运动,使得复合材料分解速率减慢;耐热性得到了一定提升,并且复合材料介电性能和绝缘性能也得到了改善。为了进一步研究辐照活化与纳米粒子之间的协同效应,通过辐照活化和原位生长纳米Si O2改性BF表面,并采用微型注塑的方式制备复合材料,探究改性后BF对PP基复合材料结构与性能的影响。结果表明,BF表面生长的nano-Si O2随着辐照剂量的增加而增加,使BF表面粗糙化,比表面积增大,非极性增强,从而增强了BF对PP的浸润性,使得BF与PP紧密结合,并形成了2μm厚的界面层,同时,增大了复合材料成核密度,促进PP异相成核,提高了复合材料结晶度。由二维广角X射线衍射（2D-WAXD）、二维小角X射线散射（2D-SAXS）和XRD结果分析可知,辐照活化和原位生长策略下粗糙化的BF诱导PP晶型改变,晶片厚度增加,结晶更加完善,在强剪切作用力下,粗糙化BF稳定吸附PP分子链,促使分子链高度取向,使复合材料生成了大量且高度有序的β晶。此外,粗糙化BF在增强复合材料耐热性的同时也会阻碍PP分子链的热运动,提高复合材料的弹性模量和玻璃化转变温度,增大复合材料黏性,提高复合材料耐热性。最终,改性后的复合材料拉伸强度,相对未改性样品,可最高提升79.2%,相对纯PP样品,可最高提升92.4%,实现了复合材料力学性能的大幅度提升。同时,改性后复合材料的介电常数和介电损耗较纯PP分别降低了16.4%和71.2%,绝缘性提高。