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竹纤维增强热塑性聚合物复合材料(简称竹塑复合材料)由于其质轻、价廉、易得、可生物降解、机械性能优良等特点受到广泛关注,其具有很高的经济价值和市场发展潜力。然而竹纤维与聚合物的界面不相容问题严重制约了其发展和使用,如何提高竹塑复合材料的界面结合强度,是目前竹纤维高值化利用的研究热点之一。本论文通过碳酸钙无机颗粒的原位浸渍改性技术,增强了竹塑复合材料的界面结合强度,对比研究了竹纤维制取工艺以及该改性技术对其性能的影响,通过不同的成型工艺制备了竹塑复合材料并对其界面进行了微观性能测试及热力学性能分析,研究了竹塑复合材料界面的碳酸钙增强机理,并最终探讨了该改性技术在竹塑复合材料实际应用的可行性。主要研究结论如下:(1)不同离析方法制得的单根竹纤维性能存在差异,双氧水+冰醋酸法较适合于纤维细胞表面的微观改性机理研究,溶解竹浆纤维更适合于竹塑复合材料的规模化制备与表征。(2)光学法和力学法测得的植物单根短纤维表面接触角不存在显著性差异(P>0.05),线性决定系数为0.812;不同纤维离析方法对单根竹纤维的接触角影响不显著。(3)利用该改性技术,成功实现了竹纤维表面的碳酸钙颗粒沉积,颗粒尺寸为纳米与亚微米级别,呈典型方解石和球霰石晶型形貌;该技术可显著降低单根竹纤维的表面粗糙度,并使单根竹纤维拉伸强度与弹性模量与对照样相比分别提高19.48%和 12.21%。(4)该改性技术对不同成型工艺制备的竹塑复合材料,改善了其界面结合强度,提高了力学性能;碳酸钙上载量为1.35%时,竹塑复合材料的宏观力学性能最优,弯曲强度、冲击强度和拉伸强度分别提高了 14.16%、60.02%和19.21%,起到了增强和增韧的效果。(5)由于碳酸钙颗粒与纤维表面羟基的氢键作用,使溶解竹浆纤维表面能在35-50mJ/m2范围内呈降低趋势,其中极性部分和碱分量下降明显;由粘附功等值线与润湿曲线可知,在完全润湿情况下的粘附功理论上限为80mN/m。(6)溶解竹浆纤维与基体的界面性能参数A表征了温度对复合材料的界面结合状态,说明碳酸钙颗粒填补了竹纤维表面的空穴,依据机械互锁的界面粘结机理,改善了复合材料界面性能,提高了复合材料对外的抗变形能力;碳酸钙上载量为1.35%时,降低了竹塑复合注射板的玻璃化转变表观活化能Ea值,界面相互作用参数B为3.12达到最大值,此时界面强度最高。(7)50℃玻璃态与100℃橡胶态时,竹塑复合注射板的储存模量对测试频率的依赖性随碳酸钙上载量的增加而提高;竹塑复合注射板的玻璃化转变温度随碳酸钙上载量的增加呈升高。(8)改性溶解竹浆纤维添加量为30%时,竹塑复合材料力学性能较优;竹塑复合板的拉伸断口表面形貌存在显著分形特征,其分形维数介于2.0632～2.1155之间,且线性拟合决定系数均大于0.99;通过拉伸断口表面形貌的分形特征可有效地反映其宏观力学性能,拟合函数百分误差在10%以内。