本文系统总结了天然植物纤维的存在、性质及其在复合材料中的应用，本研究旨在采用酸水解降解的方法制备纳米微晶纤维(Nanocrystal Cellulose,NCC)，讨论其性质、改性及其应用于高聚物复合材料中的应用。 采用二甲基亚砜(DMSO)对天然棉纤维进行预处理后再进行酸水解降解，得到的纳米微晶纤维素比没有预处理得到的在尺寸上更小。通过TEM、WXRD、IR、DSC、TGA及元素分析等手段对其进行了表征分析。IR分析表明两种情况下制得的NCC和棉原纤维具有一样的官能团；WXRD分析表明NCC和棉原纤维属于同一种晶型，经过DMSO前处理制得的NCC结晶度略有下降；DSC和TGA分析表明NCC由于其比表面的增大使其表面裸露更多的活性基团，使得其对热的稳定性明显低于棉原纤；元素分析表明NCC和棉纤维具有一样的元素组成，且更接近理论值。 将制得的NCC与壳聚糖(CS)溶液进行共混，采用流延法制得NCC与CS的共混膜。红外吸收光谱表明CS和NCC的共混膜中两者间形成强烈的氢键而发生缔合，这是源于CS和纤维素具有相似的分子结构，分子中有极性基团-OH、-NH2。X射线衍射分析显示出由于NCC的加入，使得原有CS的晶型结构发生改变，其结晶度随着混合膜中NCC比重的增加结晶度提高，但是低于NCC的结晶度。AFM显微镜照片显示其截面均匀致密。DSC分析显示随着壳聚糖膜中NCC含量的增加，其Tg有所增加，这是由于壳聚糖和纤维素分子中含有大量的极性基团(-OH、-NH2)，形成了大量的分子间氢键，也使壳聚糖结晶度提高，减弱高分子链的柔性，从而使Tg提高。TGA分析表明NCC的加入对CS膜的热降解温度开始点没有明显的影响，终止点有所延后，失水率略有增加，残留率有所增加。偏光显微镜照片显示由于NCC的加入壳聚糖溶液固化结晶时的球晶双折射性较弱，生长速度也较慢，这可能是由于NCC表面的大量羟基与CS分子形成强烈的分子间氢键，这种结合作用限制了部分壳聚糖分子的自由移动；其次由于NCC的加入增加了CS溶液的粘度，这同样影响了壳聚糖分子的移动，这使得壳聚糖溶液固化结晶时的球晶双折射性较弱，生长速度也较慢。力学性能分析表明NCC与CS质量比为25％时具有最大的拉伸强度。 利用硅烷偶联剂KH570对NCC进行表面改性。研究发现改性后的NCC在弱极性的有机溶剂中也具有良好的分散性。经过KH570改性后的NCC的IR出现了明显的C=C的吸收峰，表明NCC与KH570发生偶联。热重分析表明表面改性后的NCC的热稳定性得到明显的提高。X射线衍射分析表明改性后的NCC的晶型没有发生改变，但结晶度有所降低。 采用60Co Y射线辐照的方法制备NCC与丙烯酸(AA)接枝聚合物，考察了接枝聚合物的吸水性。通过IR分析表明两者发生了接枝聚合。GPC测定分子量表明采用辐照的方法得到的聚丙烯酸分子量较高(Mn=68万，Mw=116万)，分子量分布较窄。DSC分析表明该吸水凝胶中吸附水分具有不同的形式。讨论了交联剂用量、中和度及NCC的用量对吸水性能的影响，并确定了最佳用量。研究还表明该接枝聚合物具有具有比较高的吸水倍率和比较好的加压保水性，但耐盐性不好，通过加入丙烯酰胺共聚得到的共聚物耐盐性有所改善。