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植物纤维复合材料(PFRP)因其优异的力学性能、绿色环保、低成本效益获得了越来越多的关注。然而,由于植物纤维的结构与组成成分的原因,PFRP在湿热环境下的长期服役能力会发生严重的退化,这极大的限制了PFRP在土木工程领域的应用。提高PFRP的湿热耐久性对扩大其在土木工程领域的应用具有重要的意义。碳系纳米粒子(碳纳米纤维CNFs、碳纳米管CNTs)因其优异的性能已经广泛的应用在复合材料中,已经有研究表明碳系纳米粒子对复合材料性能的提升有显著的作用。本论文从复合材料的构成特点出发,分别对树脂基体掺入CNFs进行改性以及对植物纤维通过接枝CNTs进行改性,对改性后的植物纤维复合材料的吸水性能、力学性能、热力学性能进行测试,并辅以扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)等手段进行表征。同时,深入探究了两种不同的改性方法的改性机理。主要研究内容和结论如下:(1)含有不同CNFs掺量(0.25 wt%,0.5 wt%,1.0 wt%,2.0 wt%)的环氧树脂在23℃,40℃和60℃的蒸馏水中老化180天,进行了吸水测试、拉伸试验,SEM观察,动态力学分析(DMA)和FTIR分析,以评估湿热老化的环境对CNFs/环氧树脂复合材料的耐久性的影响。试验结果发现,CNFs的加入降低了环氧树脂的吸水率。CNFs/环氧树脂复合材料的长期拉伸性能高于纯环氧树脂。CNFs/环氧树脂复合材料的玻璃化转变温度T_g和储能模量均有所提高。FTIR表明,与纯净的环氧树脂相比,CNFs/环氧复合材料内的羟基-OH数量减少,CNFs抑制了环氧树脂的水解老化以及吸水,表明了CNF对环氧基复合材料的长期湿热耐久性具有积极作用。(2)探究了CNFs对亚麻纤维增强聚合物(FFRP)层合板在湿热老化环境下的影响。制备了不同CNFs掺量(0、0.25 wt%、0.5 wt%、1.0 wt%、2.0 wt%)的CNFs/FFRP层合板。测试了吸水老化对FFRP层合板拉伸性能和热力学性能的影响。试验结果表明,CNFs/FFRP层合板的吸水率显著降低,CNFs良好的阻隔性延长了水在环氧树脂基体中的扩散路径。此外,CNFs的加入提高了FFRP层合板的长期拉伸强度和弹性模量。扫描电镜(SEM)观察表明,CNFs在层合板内部起到了明显的桥接作用。CNFs的掺入还增加了环氧树脂基体二次交联密度,对FFRP层合板的热力学性能的提高有着积极的影响。通过傅立叶变换红外光谱(FTIR)表征了FFRP和CNFs/FFRP层合板的老化过程,证实CNFs的存在延缓了CNFs/FFRP层合板的老化。(3)通过接枝改性的方法,将CNTs接枝到苎麻纤维表面,探究对苎麻纤维复合材料(RFRP)的湿热耐久性影响。试验共设置了六种对照组的RFRP,分别是苎麻纤维无处理,碱溶液处理,碱溶液及硅烷偶联剂处理,以及纤维表面接枝的CNTs浓度分别为2 g/m~2、4 g/m~2、6 g/m~2。对所有种类的RFRP层合板的吸水性能、拉伸性能、热力学性能进行测试,对结果进行分析对比。试验结果表面,表面接枝CNTs的RFRP无论是吸水率还是长期老化后的拉伸性能和热力学性能均要比用其他处理方法的RFRP更加优异。辅佐SEM及FTIR观察,可以得到,CNTs不但强化了纤维,延缓了纤维的老化,而且提高了纤维-树脂界面粘性,具有更好的长期湿热耐久性能。