本论文以来源广泛、生物相容性好和生物降解性好的天然多糖-魔芋葡甘聚糖(KGM)为主要原料，采用醚化反应、接枝共聚反应、酯化反应、光化学还原反应及共混等手段制备了六种KGM基功能材料，并系统研究了所得材料的结构、相关性能与应用。本研究可以充分利用武陵地区丰富的魔芋资源、拓宽魔芋葡甘聚糖的研究范围、进一步提高产品的附加值。本论文包括以下六个方面的工作：（1）以2,3-环氧丙基三甲基氯化铵为阳离子化试剂，采用干法合成了季铵盐阳离子型KGM。通过考察体系含水量、碱用量、反应温度、反应时间等对取代度(DS)的影响，得出了最佳制备条件，其DS为0.42。用红外光谱（FTIR）、扫描电镜（SEM）与热重分析仪（TGA）等对改性产物进行了表征以确认季铵盐阳离子基团已成功引入到KGM分子中。此外，选用1.0％高岭土悬浮液作研究对象，通过考察絮凝剂用量、pH值、盐浓度、温度、沉降时间等因素对该产物的絮凝效果进行了评估，在一定条件下，絮凝剂效率可达到95%。结果显示该阳离子型KGM有望作为一种性能优异的水处理絮凝剂。（2）以KGM为接枝基体，丙烯酸(AA)与丙烯酰胺(AM)分别为阴离子型和非离子型接枝单体，N, N’-亚甲基双丙烯酰胺(MBAM)为交联剂、K2S2O8为引发剂，在水溶液中用自由基聚合的方法制备了KGM/AA/AM接枝共聚物：KGM-g-(PAA-co-PAM)。考察了交联剂用量、引发剂用量、单体用量、单体配比、中和度、反应温度与时间等因素对接枝共聚物的吸水性能的影响。在最佳制备条件下，产物吸蒸馏水为650g/g。用FTIR、SEM、TGA等手段对接枝共聚物的结构予以表征。考察了在恒温条件下产物的保水性能与抗盐性能。此外，还研究了该吸水剂作为土壤保水剂的保水性能，并对该保水剂对土壤团粒结构分布的影响予以了考察。结果表明该产物有望作为一种新型保水材料用于土壤的保墒。（3）以KGM为接枝基体，AA和三甲基烯丙基氯化铵(TMAAC)分别为阴离子型和阳离子型接枝单体，MBAM为交联剂，K2S2O8为引发剂，通过自由基聚合的方法制备了一种新型KGM基两性聚电解质水凝胶：KGM-g-(PAA-co-PTMAAC)。用FTIR、SEM、TGA等手段对接枝共聚物的结构予以确认。考察了反应条件对产物吸液性能的影响。在最优反应条件下所得产品的吸蒸馏水为550g/g。考察了外部溶液pH值对接枝共聚物的吸液性能的影响，结果显示，随着pH值的变化，两性聚电解质的吸液率分别在酸性和碱性条件下各出现一个极大值，而在等电点附近产物的吸液率相对较低。这些结果表明，与传统的聚AA基水凝胶不一样，KGM-g-(PAA-co-PTMAAC)表现出独特的pH敏感性。此外，还考察了在不同pH值下，电解质NaCl浓度对其吸水率的影响。（4）以KGM为底物，浓H2SO4为催化剂，发烟HNO3为改性剂，制备了高取代度的KGM硝酸酯(KGMN)。考察了制备条件对产物取代度(DS)的影响，在最佳条件下所得产物的DS为2.63。FTIR图谱显示，-NO2已成功引入到KGM分子中；SEM照片表明，KGMN的表观形貌变为疏松絮状，这与-NO2基的引入导致其疏水性增强有关；TGA测试表明，KGMN的热稳定性与KGM相比明显下降，且DS越高，下降程度越显著，更为重要的是KGMN具有瞬间燃烧爆炸的热学特性。本研究结果初步表明，KGMN有望作为一种新型环保含能材料应用于相关领域。（5）用光化学还原方法，在KGM溶胶中内原位还原Ag+制得KGM/Ag纳米复合物。用FTIR、透射电镜（TEM）、TGA及差示扫描量热法(DSC)等测试技术对其进行了表征。FTIR表明，在银纳米粒子的作用下，KGM的某些特征吸收峰的强度和波数有明显地改变，随着反应物浓度的增大，O-H键伸缩振动及C-O-(H)伸缩振动吸收峰的宽度变宽；随着光还原时间的增加，O-H键伸缩振动及C-O-(H)伸缩振动吸收峰则向高波数方向移动。而从TEM照片可看出，在KGM膜内，纳米Ag分别呈球形（粒径10~30nm）或有规则的星形（边长在20nm左右），结果显示纳米Ag的形貌与聚集状态与制备条件有关。KGM膜与KGM/Ag复合膜的热学性能与力学性能明显不同。此外，对KGM与Ag粒子的作用机理进行了初步探讨。（6）用纳米TiO2为原料，以KGM为基体，采用共混法制得KGM/TiO2纳米复合物。通过FTIR、TGA、TEM等手段对该复合物进行了表征。结果表明：由于纳米TiO2粒子的引入，KGM分子FTIR的某些特征峰的波数发生明显变化；纳米TiO2在复合物中的分散性较好;复合材料的热稳定性高于KGM薄膜；复合材料的力学性能有所提高。此外，抗菌实验表明该纳米复合物具有较好的抗菌性能。