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近年来,由废塑料引起的“白色污染”问题对生态环境和人类健康造成了极大的威胁。开发可生物降解聚合物材料是缓解该问题的有效途径之一。聚乙烯醇（PVA）是一种性能良好的可生物降解聚合物,被应用于各种领域。但是由于PVA分子主链上含有的大量羟基,使得PVA熔融温度与分解温度非常接近,不利于熔融加工,通过化学改性或共混改性可以降低熔点,但通常会造成其力学性能严重下降;此外PVA耐水性差,功能单一,这些缺点极大地限制了其推广应用。通过向PVA中添加改性剂来改善其性能,增加其功能,可以拓展其应用范围。工业木质素来源广泛、价格低廉、绿色无毒可降解,具有抗氧化及紫外屏蔽等多种功能。将木质素用于PVA改性以制备全生物降解复合材料具有重要的经济和环境价值。但是木质素自身氢键作用较强,在PVA基体中极易团聚,界面作用力弱,得到的木质素/PVA复合材料力学性能差。针对上述问题,本工作创新提出了利用木质素的两亲性结构,在PVA基体中构建纳米微相分离结构,同时利用木质素丰富的含氧极性官能团与PVA基体构建密集界面动态氢键作用,提高界面作用力,解决了木质素在PVA中分散性差、相容性差的难题。首先,以木质素磺酸（LA）为原料,通过溶液共混制备了高强高韧LA/PVA纳米复合薄膜,拉伸强度达到98.2 MPa,拉伸相对韧性高达172±5 J/g,是当时已知文献报道的相对韧性最高的PVA纳米复合膜。机理研究结果表明,具有两亲性结构特征的LA在PVA基体中形成多层级纳米微相分离结构,在外力作用下,LA次级纳米球随应变增加而逐步被破碎分散,产生应变诱导分散过程;在这一过程中,LA原生纳米粒子与PVA基体之间通过大量的界面动态氢键作用,不断地耗散能量;同时LA分子通过3D啮合效应有效约束PVA的无定型链段,促进链段的延伸和取向,从而实现复合材料同时增强与增韧。LA的引入显著降低了PVA纳米复合材料的熔融温度,提高了其热稳定性,为PVA材料的熔融加工提供了更大的加工窗口。此外,LA赋予了PVA纳米复合膜优异的紫外屏蔽功能。在此基础上,为解决PVA水蒸气阻隔性差的问题,将疏水自组装形成的木质素亲水性纳米胶束（LNM）引入PVA中,制备了高强、高韧、高阻隔的LNM/PVA纳米复合膜。由于LNM在PVA基体中形成了纳米微相分离结构,并且LNM表面丰富的含氧极性官能团与PVA之间形成了较强的界面氢键作用,而LNM内部的苯丙烷骨架具有疏水特性,使得水蒸气在PVA基体中传输路径“曲折程度”增加,PVA复合膜对于水蒸气的阻隔性能明显提高。此外,LNM的引入还提高了PVA复合膜的拉伸强度和断裂韧性,并赋予其优异的紫外屏蔽功能。为简化木质素的改性工艺,通过简单原纤化处理红木树皮得到含有大量木质素的纤维素,再对其TEMPO氧化制备羧基含量较高的木质纤维素（LCNF）,将LCNF引入PVA制备了透明度良好的LCNF/PVA复合膜。LCNF在PVA基体分散均匀且LCNF与PVA之间形成了氢键作用,使得PVA复合膜的力学性能显著提高,拉伸强度达到77.3 MPa,杨氏模量达到2.82 GPa。同时,LCNF中的木质素还提高了PVA膜的水蒸气阻隔性能、热稳定性和紫外屏蔽功能。在利用木质素构建纳米微相分离和界面氢键实现增强增韧的基础上,为赋予PVA复合材料抗菌功能,进一步利用木质素磺酸钠对银离子的吸附及分散功能,通过简单微波辅助还原法制备了以木质素磺酸钠（LS）为分散载体,单宁酸（TA）为还原剂的高效抗菌剂TA@LS-Ag,并将其加入PVA中制备TA@LS-Ag/PVA抗菌复合膜。抗菌剂TA@LS-Ag只需极低的载银量（0.32 wt%）即可表现出优异的抑菌活性。添加1～10wt%抗菌剂的PVA复合膜,在含银量极低的情况下（0.032～0.32 wt‰）,复合膜对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌均具有良好的抑菌活性。TA@LS-Ag还赋予复合膜良好的抗氧化活性以及紫外屏蔽功能。此外,TA@LS-Ag在PVA基体中形成均匀纳米微相分离结构,LS和TA分子中的酚羟基等极性官能团与PVA形成强界面氢键作用,使得该复合膜还表现出优异的力学性能,其拉伸强度最高达131.6 MPa,断裂比韧性高达173 J/g,远远高于天然蜘蛛丝的韧性。为拓宽木质素/PVA复合材料的功能应用领域,进一步利用木质素磺酸钠对银离子的吸附功能,制备了仿盔甲结构的木质素改性PVA复合水凝胶材料。通过简单冻融-溶剂交换法成功制备LS/PVA水凝胶后,将该水凝胶依次浸入硝酸银和绿色还原剂柠檬酸钠溶液,制备了表面包裹银纳米粒子,具有外紧内松微观结构的高强度、高韧性、抗菌、导电水凝胶Ag~0@LS/PVA。在外力作用下,归因于水凝胶内部LS与PVA之间的氢键动态断裂重构,水凝胶表面银纳米粒子团簇的破裂分离,表面致密的水凝胶网络解缠以及银纳米粒子在水凝胶网络上产生的滑移等协同作用,水凝胶表现出优异的力学性能,拉伸强度高达8.49 MPa,断裂伸长率为1285%。丰富的银纳米粒子也赋予水凝胶良好的导电性,其电导率可达7.1 S/m。该水凝胶对于形变和环境温度变化表现出稳定响应性和高度灵敏性。同时丰富的银纳米粒子使其具有高抑菌活性。本文发挥木质素的结构特征和功能特性,将木质素引入PVA制备多功能全生物降解木质素/PVA复合材料,不仅可以推动木质素这一重要生物质资源的高值利用,还能促进高分子材料的绿色化,对可降解高分子材料的增强、增韧及功能化改性具有一定的指导意义。