本发明提供了一种适用于碳纤维的水性改性氯化聚丙烯上浆剂及其制备方法和应用。所述的上浆剂包括：改性氯化聚丙烯、乳化剂和去离子水；其中，所述改性氯化聚丙烯是由氯化聚丙烯、丙烯酸单体与引发剂反应获得，通过在氯化聚丙烯上接枝丙烯酸单体，取代氯化聚丙烯中的氯的含量，使得改性氯化聚丙烯具有较好的热稳定性；由于改性氯化聚丙烯能够溶于有机溶剂，然后通过乳液溶剂挥发法制得不含有机溶剂的水性改性氯化聚丙烯上浆剂，制备的上浆剂能够有效提高碳纤维/聚丙烯复合材料的界面结合能力；并且可有效解决碳纤维与聚丙烯基体树脂相容性的问题，与碳纤维与聚丙烯复合材料相比，采用本发明上浆剂处理的碳纤维与聚丙烯复合材料力学性能更好。