聚芳基乙炔(Polyarylacetylene，PAA)是一种新型高碳树脂，具有优异的耐烧蚀性能和工艺适应性，但碳纤维(CF)与非极性的PAA树脂间界面结合弱，使材料的优异性能得不到充分发挥，因此对其进行界面改性非常必要。本文针对CF/PAA复合材料的界面改性进行了研究，探索碳纤维与非极性树脂间界面改性的机理和方法，并确定出最佳的改性处理方案，用以进行碳纤维三维织物的整体均一化改性处理。 　　针对PAA树脂非极性的特点，本文提出了在CF表面引入可与非极性树脂反应的基团以及用与活性CF表面极性相近并且与非极性树脂在结构和性能上相容的树脂溶液对CF进行涂层处理两种改性方案。本文首先对表面氧化处理后的CF分别进行表面接枝和偶联剂处理，在纤维表面引入双键结构，对比了各种方法的改性效果，发现CF/PAA复合材料的ILSS提高比较明显，纤维与基体间形成共价键连接的界面后材料的界面力学性能得到较大提高。 　　通过实验，并考虑到对三维织物进行整体改性处理的特殊要求，确定了纤维表面臭氧氧化结合高碳树脂涂层的最佳改性方案并进行了重点研究。对单向CF束进行改性处理以研究其与PAA树脂间的界面改性方法与机理，通过实验研究了CF氧化处理后材料界面力学性能的的变化，确定了改性最佳工艺参数，并对氧化改性后CF在表面元素组成、表面官能团含量、表面微晶变化、表面形貌、表面粗糙度以及纤维浸润性等性能的变化进行了表征和分析。 　　采用扫描探针显微技术对CF/PAA复合材料的硬度分布与变化规律进行了测试和研究。用力调制模式测试得到了复合材料微观尺度下的硬度图像，在此基础上，本文提出一种对硬度图进行统计分析得到硬度分布直方图用以观察材料中各相构成与分布变化规律的研究方法，对不同改性处理条件下复合材料的界面相特性进行了研究。 　　本文最后对碳纤维三维五向编织物整体均一化改性处理研究。在对织物三重多孔介质结构、织物中气体渗透规律等的理论分析的基础上，采用负压正压强迫气相渗透的方法对三维织物进行氧化处理，辅以高碳酚醛涂层处理后，三维织物/PAA复合材料的界面力学性能、宏观力学性能得到了较大的改善，使其优异的耐烧蚀性能得以充分发挥。