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热塑性树脂具有优良的耐热性、韧性和轻质高强的特性，可作为复合材料理想的基体树脂，同传统热固性树脂相比，其可回收和再利用的特点已经引起了复合材料工业界的广泛兴趣，但热塑性树脂预浸料和成型工艺复杂，其与增强纤维结合力较弱的缺陷限制了其作为先进复合材料的广泛应用。本论文在广泛调研国内外连续碳纤维增强热塑性树脂复合材料研发的基础上，确定了以连续T300碳纤维增强塑性聚醚砜(PES)树脂为研究对象，着重考察了热压工艺参数、掺杂聚苯硫醚(PPS)对PES改性和利用纳米碳酸钙粒子及碳纳米管改性基体树脂对复合材料力学性能和抗水分侵蚀性能的影响。通过对复合材料在不同温度下的吸湿行为进行化学动力学和热力学分析，首次确定了连续碳纤维增强热塑性树脂复合材料吸湿焓变和吸湿动力学方程;创新性地利用纳米增强体对基体树脂改性，研究了不同增强体对复合材料力学性能的作用及增强机理。本论文主要结论如下:
1、通过调节热压工艺参数，制备出层间剪切强度达到80MPa以上的连续碳纤维增强热塑性树脂复合材料。聚醚砜利用聚苯硫醚改性处理后，聚苯硫醚以聚醚砜和碳纤维为异相成核结晶，使得以复配树脂为基体的复合材料综合力学性能有一定程度改善。同以聚醚砜为基体的复合材料相比弯曲强度提高7％，压缩强度提高13％，冲击强度提高6％。
2、分别对以聚醚砜和聚苯硫醚/聚醚砜为基体的连续碳纤维增强热塑性树脂复合材料进行抗水份侵蚀能力测试，结果表明添加聚苯硫醚后，材料致密度的增加和极性的减小会大幅度增强复合材料不同温度下的抗水分侵蚀能力，尤其是在高温下的抗水分侵蚀能力提高近4倍。
3、通过对抗湿热侵蚀能力较佳的基体树脂和复合材料进行吸湿动力学和吸湿热力学分析后，可得热塑性树脂及其复合材料的吸湿过程为吸热过程，树脂与碳纤维的界面在吸湿过程中起到了阻碍水分子进入到复合材料内部的作用，复合材料的吸湿过程符合准二级动力学方程。
4、利用nano-CaCO3粒子对树脂改性后，复合材料综合力学性能有一定程度改善，弯曲强度、压缩强度、冲击强度和ILSS均在添加量为1％时增强效果最为明显，提高幅度分别是46％、55％、37％、11％;弯曲模量和压缩模量在添加量为15％提高幅度最大，为21％和47％。复合材料力学性能的改善是由于nano-CaCO3粒子起到阻碍裂纹扩散和降低应力集中的作用。
5、MWCNTs改性基体树脂后，复合材料力学性能改善的效果明显，除ILSS和压缩模量外，其余力学性能均较纳米CaCO3粒子改性有超过一倍的提高幅度。MWCNTs结构规整和热稳定良好的优点使得PPS结晶率增强，出现细晶强化是复合材料性能改善的主要原因。