碳纤维增强树脂基复合材料（CFRP）具有高强度、高模量、密度小、可设计性和尺寸稳定性好等优点，已被广泛应用到航空航天、军事工业领域和体育运动器材、建筑材料等民用领域。然而碳纤维表面惰性大、活性官能团少等缺陷严重限制了复合材料综合性能的发挥。本文由碳纤维表面接枝梳型共聚物制备而成的多尺度增强体可以明显提高复合材料的力学和界面性能。主要的研究内容如下：本文首先合成了RAFT链转移剂三硫代碳酸酯（DDACT），同时将RAFT试剂接枝在碳纤维的表面。采用可逆加成-断裂链转移（RAFT）反应在碳纤维表面接枝聚对氯甲基苯乙烯（PCMS）的长链聚合物，红外光谱、热失重、X射线光电子能谱和核磁分析表明PCMS成功的接枝在碳纤维表面，且接枝率为8.75%。扫描电镜结果显示PCMS以“须”状形式分布在纤维表面上。其次，以碳纤维表面接枝上的PCMS为大分子引发剂，通过原子转移自由基（ATRP）聚合反应在碳纤维表面的PCMS主链上接枝聚甲基丙烯酸缩水甘油酯（PGMA）支链，制备出梳型共聚物（P(CMS-g-GMA)）接枝碳纤维多尺度增强体。红外光谱、热失重、X射线光电子能谱和核磁分析表明P(CMS-g-GMA)成功的接枝在碳纤维表面，且接枝率为10.75%。表面能测试结果表明，接枝PCMS和P(CMS-g-GMA)后的碳纤维表面极性分量都有所增大，相比于碳纤维原丝，梳型共聚物/碳纤维多尺度增强体的表面能提高了22.08%。扫描电镜结果表明梳型共聚物在纤维表面分布较为均匀。最后，以环氧树脂为基体，通过热压成型工艺制备出梳型共聚物/碳纤维多尺度增强体复合材料，研究了P(CMS-g-GMA)的引入对复合材料力学性能的影响。结果表明梳型共聚物/碳纤维多尺度增强体的单丝拉伸强度和复丝拉伸强度比原丝分别提高了18.53%和46.95%。多尺度增强体复合材料的层间剪切强度(ILSS)和弯曲强度分别比原丝复合材料分别提高了84.99%和78.12%。通过微滴脱粘法研究P(CMS-g-GMA)的引入对单丝树脂微滴复合材料的界面性能的影响，结果表明经P(CMS-g-GMA)接枝后的碳纤维复合材料的界面剪切强度(IFSS)比原丝复合材料提高了143.62%。复合材料断口形貌的扫描电镜结果表明，多尺度增强体复合材料发生剪切破坏时表现为韧性断裂，纤维很少出现从树脂基体中拔脱的现象，纤维与树脂基体间的界面结合性能良好。多尺度增强体复合材料界面性能得到改善的原因主要有：（1） P(CMS-g-GMA)的引入改善了碳纤维与树脂间的浸润性，同时梳形聚合物所带的活性官能团能够参与树脂的固化反应，使得碳纤维与基体间以化学键合的形式相连接；（2）P(CMS-g-GMA)的引入使得碳纤维表面具有了多尺度支化结构，扩大了纤维的比表面积，增强了与树脂结合的范德华力和机械啮合力。