天然纤维素是一种可从植物、藻类中提取的可再生生物材料,其成本低廉,产量高,用天然纤维制备的纳米纤维素被广泛用于制备生物高聚物。相比于其他增强相材料,纳米纤维素的优点不仅限于天然来源,无污染可降解,更由于其自身较长的长度,较大的纵横比以及巨大的比表面积,可在复合材料中发挥性能加强效应。综上所述,纳米纤维素在复合材料制备领域中应用非常广泛。本论文使用来源于自然界植物提取的纳米纤维素作为增强相制备用于不同用途的增强材料,主要应用方向为复合膜的制备领域、复合材料水凝胶制备与生物医疗用挤出式3d打印领域。通过微观形貌观测,拉伸性能检测,热稳定性检测等手段对材料进行表征,考察了复合材料制备方式对所的材料的性能影响,以及增塑剂添加对材料的性能影响与增强效应,探讨了纳米纤维素在挤出成型水凝胶材料中的增强机制。为天然纤维素在多种复合材料中作为增强相的应用提供了研究方向。本文主要研究内容如下:一、复合材料制备工艺实验。采用熔融混合法与溶液混合法分别制备了改性纳米纤维素/聚乳酸复合材料,并将其运用于复合膜制备技术,考察了改性纳米纤维素添加量对复合材料材性的影响,对比了两种制备方式的优劣与特点。二、纳米纤维素改性实验。根据综合分析比较实验所得复合材料的优势与劣势,选择使用聚乙二醇2000作为增塑剂对纳米纤维素进行改性处理,分析了聚乙二醇2000含量对多相复合材料材性的增塑效应,分析了包括力学性能,微观表面形态,成分分析以及热稳定性的变化,探索了聚乙二醇2000对复合材料的改性机理,同时分析了过量聚乙二醇2000添加导致材性降低的原因。三、挤出式3d打印纳米纤维素增强水凝胶材料实验。针对目前用于3d打印的水凝胶材料具有的凝固较慢,粘度较低,成型后收缩形变较大等缺点,使用纳米纤维素悬浊液添加进行增强。进行了针对纳米纤维素含量对成型性能,力学性能,内部微观形态的影响的系列试验。经过一系列试验与表征,论文主要得出以下结论:一、在本次实验条件下,相比于熔融共混法,使用溶液共混法获得的复合材料具有更好的力学性能,可用于包装材料、膜材料的应用领域。二、在使用溶液浇铸法制备CNF/PLA材料时,添加的表面改性增塑剂PEG2000的含量控制在2%-4%之间可以使复合材料的力学性能得到增强;通过实验表征发现,PEG2000依靠其小分子特性进入基体分子链中以提高分子链活动性的方式增强两相材料的界面结合力。三、试验所制备的0.75%CNF含量的CNF/SA材料具有更好的力学性能以及具备各种适合于挤出式3d打印技术的各种特性。四、在使用挤出式生物3d打印机时,各项参数可根据实际情况搭配组合调节使用,如较小的喷嘴直径与较大的气压与较慢的喷嘴行走速度进行组合可以获得成型状况良好的3d打印成品。