碳纤维增强树脂(CFRP)复合材料具有超高的比模量、比强度和优异的力学性能等优点,使其在高性能轻质材料领域引起了广泛的关注。但是,CFRP复合材料还存在韧性低、界面性能差、层间易剥离等缺点,从而限制了它的应用范围。为了解决上述问题,本文选择了苯乙烯-丁二烯-苯乙烯弹性体接枝碳纳米管(SBS-g-MWNTs)作为增强材料添加到碳纤维/环氧树脂(CF/EP)中,制备了SBS-g-MWNTs/CF/EP三相复合材料层压板来提高其整体力学性能。通过红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)、拉曼光谱(Raman)、热重分析(TGA)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)测试,表征并分析了MWNTs改性过程中各阶段的化学结构变化及表面形貌。本文还主要研究了SBS-g-MWNTs对CF/EP复合材料力学性能、热性能的影响以及界面增强机理。测试结果表明,当SBS-g-MWNTs的添加量为0.50 wt.%时,SBS-g-MWNTs/CF/EP复合材料的力学性能均达到最大改进,其拉伸强度、弯曲强度、冲击强度和层间剪切强度(ILSS)分别提高了21.6%、85.5%、90.2%和99.7%。复合材料的TGA和动态热机械分析(DMA)的测试结果表明,添加SBS-g-MWNTs的CF/EP复合材料比纯CF/EP复合材料显示出更高的热稳定性和耐热性。SBS-g-MWNTs/CF/EP复合材料的断裂面形貌(SEM)测试表明,在刚性的MWNTs上接枝柔性的SBS不仅能够有效地提高分散性,而且还能够加强环氧树脂(EP)基体与碳纤维(CF)之间的界面结合。这主要归因于材料整体结构中的低模量柔性界面层能够缓冲外加载荷和吸收能量,最终实现对SBS-g-MWNTs/CF/EP三相复合材料增强和增韧的效果。