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纤维素是自然界储量最丰富的高分子材料之一，具有可再生、可生物降解、易于改性等优点，其应用还可缓解温室效应、白色污染等环境压力。纳米级纤维素尤其是2，2，6，6-四甲基哌啶氮氧化物(TEMPO)氧化方法制备的纳米纤维素(NFC)具有长径比大、强度高、光学透明等优异的性能，因此得到了广泛的研究与应用。在TEMPO氧化制备过程中氧化态TEMPO（亚硝正离子）会在纤维素中引入大量的羧基，而脱羧反应导致其热稳定性差。另外，纳米纤维素极性较大，其与非极性聚合物相容性较差。这些问题限制了其在非极性聚合物中的应用。 本论文通过端基功能化聚乙烯(Cef-PE)对NFC表面进行改性，在提高纳米纤维素热稳定性的同时改变了其表面特性，并研究了改性的机理。通过溶液共混法制备了改性纳米纤维素/线性低密度聚乙烯(M-NFC/LLDPE)纳米复合材料，研究了复合材料性能的变化规律。针对碳酸亚丙酯(PPC)材料存在热稳定性差、玻璃化转变温度低等固有的缺陷，采用硅烷和TEMPO-纳米纤维素复合改性的方法，提高了PPC的热稳定性与力学性能。本论文取得的主要研究结果包括: 1、Cef-PE改性NFC的研究 (1)采用TEMPO氧化方法制备了纳米纤维素，通过端基功能化聚乙烯(Cef-PE)对其进行接枝改性，红外图谱显示改性纳米纤维素样品羟基峰(3350cm-1，1635cm-1)与原纳米纤维素相比明显缩小，改性样品中还出现了聚乙烯的特征吸收峰(2920cm-1，2842cm-1)，这些均表明二者之间是通过化学键结合的，XPS结果显示改性纳米纤维素接枝率为0.12，改性纳米纤维素XPS图谱中出现了元素S、Si的特征峰，其C1s分峰结果显示烷基链（C1峰，284.8eV）的特征峰明显增加，这些结果均表明成功地实现了接枝改性。 (2)TGA测试结果表明，改性后的纳米纤维素的热稳定性较原有纳米纤维素明显提高，T5％从243.2℃提高到263.4℃，最大失重速度对应的温度（Tmax）由326.5℃提高到350.9℃。改性后纳米纤维素表面由亲水性转化为疏水性，接触角由50.5°提高到125°。 2、改性纳米纤维素(M-NFC)/线性低密度聚乙烯(LLDPE)复合材料的制备与研究 1)M-NFC/LLDPE复合材料的力学性能:拉伸测试表明，当改性纳米纤维素含量为5wt％时，复合材料的拉伸强度与杨氏模量分别为21.5MPa和155.7MPa，比纯LLDPE提高了56％与106％，且断裂伸长率没有明显下降。另外，复合材料的弯曲强度与弯曲模量也得到提高，纯LLDPE的弯曲强度与弯曲模量分别为6.4MPa和135.9MPa，加入改性纳米纤维素后相关数值有所增加，添加量为5wt％时分别达到8.6MPa，195.4MPa，相比于纯基体增加了34％与44％。 (2)DMA结果表明，当加入5wt％改性纳米纤维素后，LLDPE的玻璃化转变温度由-119℃增加至-115℃，这说明经过改性的纳米纤维素与基体LLDPE间的相容性有所改善。另外，通过扫描电镜观察样品的脆断面，也可观察到纳米纤维素在基体中分散均匀，其单丝宽度为15-18nm，与复合所用改性纳米纤维素的尺寸接近，还可观察到其表面有PE附着，表明改性纳米纤维素与LLDPE基体间有较强的结合。 3、纳米纤维素/PPC复合材料的制备与性能 通过三种方法（直接复合、一步法、两步法）制备了复合材料，DMA与TGA测试结果表明PPC复合材料的力学性能与热稳定性提高（见下表），其中两步法所制备样品的力学性能与热稳定性最好。在两步法复合中，复合材料20℃之下的储能模量随纳米纤维素含量的增加呈现先增加再减小的趋势，加入0.5wt％改性纳米纤维素时复合材料的储能模量增加至7110MPa，比纯PPC增加近10倍(20℃)。 三种方法所制备复合材料TGA、DMA结果比较（纳米纤维素含量1wt％） a NFC表示纯纳米纤维素直接与PPC进行溶液共混 b one-step（一步法）表示纯纳米纤维素、PPC与3MO共同复合 c two-step（两步法）表示纳米纤维素、PPC先分别与3MO反应，再进行溶液共混 d E与Tg表示DMA测试中下样品的储能模量(20℃)与玻璃化转变温度 e T5％与Tmax表示热失重测试中样品失重5％对应的温度和最大失重速度所对应的温度 4、不同硅烷改性PPC及其机理的研究 (1)本文采用不同官能度硅烷对PPC进行改性，发现一甲氧基硅烷(1MO)、二甲氧基硅烷(2MO)、三甲氧基硅烷(3MO)分别改性后PPC的热稳定性依次增加，TGA结果表明纯PPC和1MO、2MO、3MO改性PPC样品(15wt％)的热分解温度(T5％)依次为205.1℃、223.8℃、231.3℃与237.7℃，3MO的改性效果最为明显，其提高了32.6℃。 MFI测试中纯PPC样品与1MO改性样品2min时的熔体流动指数分别为5.4和9.8g/10min，并且在测试中随时间迅速增加，3MO、2MO改性样品的熔体流动指数分别为1.4和1g/10min（2min时），且随时间无明显增加。这些结果表明硅烷改性剂结构中硅甲氧基官能团越多，改性效果越好。 (2)通过MFI测试结果对比，纯PPC与1MO改性样品受热后MFI迅速增加，而3MO达到3wt％时MFI在加热过程中变化很小，表明其热稳定性提高，这也与前面TGA测试结果相一致。DMA结果发现3MO改性PPC储能模量增加5倍，而1MO改性样品仅增加2倍多。GPC结果表明，3MO改性PPC样品分子量有所增加(9.4×103g/mol)，其高分子量部分(＞106g/mol)含量增加，并且在加热后分子量仍保持在8.9×103g/mol，而纯PPC样品加热后分子量由8.3×103g/mol迅速降低至4.3×103g/mol。以上结果相互印证，说明3MO改性过程中发生扩链。