环氧树脂作为常见的绝缘材料，在高压直流电场作用下易在其表面积累电荷，发生电场畸变，导致材料绝缘性能下降，影响电力系统运行可靠性。为改善气固界面的电荷特性和绝缘性能，在大气压等离子体射流技术的基础上，对环氧树脂表面进行等离子体梯度硅沉积处理。对改性前后环氧树脂表面理化特性、表面电导率、表面电荷消散和沿面耐压特性进行了多参数测量。实验结果表明，梯度改性对材料表面的物理形貌和化学组分均有明显影响，不同区域的电导率实现了梯度分布，加快了表面电荷消散速度，表面陷阱能级变浅；梯度改性后的样品沿面闪络电压提升幅度可达30.16%。通过等离子体表面梯度硅沉积处理能够改善环氧树脂表面电气性能，在高压直流设备的绝缘设计方面具有广阔的应用前景。