纤维素纳米纤维因其独特的物理化学性能受到了广泛关注,其不仅具备纤维素本身的可再生、生物降解的特性,而且拥有纳米尺寸材料的优势,具有强度高、比表面积巨大、反应活性高等特点。然而,当前纤维素纳米纤维的制备主要采用TEMPO化学氧化,氯乙酸处理等方法对纤维进行预处理,再通过机械法对预处理后的纤维进行研磨处理而得到。但是TEMPO等氧化使用的化学品对环境危害大,不符合人们对环保清洁制备的要求。因此,本文旨在探索清洁高效的纤维素纳米纤维预处理方法,并通过接枝改性改善其疏水性,拓展纤维素纳米纤维在环氧树脂材料的应用。主要研究内容及成果如下:1.采用紫外光（UV）强化的过硫酸钠（SPS）高级氧化法氧化针叶木漂白硫酸盐浆来制备纤维素纳米纤丝。结果表明SPS-UV氧化可显著降低纤维素的聚合度（DP）,提高纸浆纤维的羧基含量,进而高效制备纤维素纳米纤丝（CNF）。此外,通过扫描电子显微镜（SEM）图像可以看出SPS-UV高级氧化处理的纤维分丝帚化效果显著,且SPS-UV高级氧化提高了纤维素的结晶度,并且保留了纤维素I型结构。经过高压均质处理后,SPS-UV高级氧化法处理的纤维制备的纤维素纳米纤丝粒径比对照组更小。将几种CNFs制备的薄膜的机械性能和光学性能进行对比,SPS和UV高级氧化法制备的薄膜透明性和拉伸性能更好。2.使用KOH与尿素制成KUr水溶液对针叶木漂白硫酸盐浆进行润胀处理,结果显示,KUr能够有效的润胀但不溶解针叶木浆,破坏纤维细胞壁中微细纤维间的氢键结合,从而促进纤维的解离。通过使用聚合度检测,光学显微镜,纤维形态分析仪,SEM,X射线衍射,红外光谱和热失重（TGA）评价了纤维素的润胀特性。通过调节KOH与尿素浓度占比,探究润胀预处理对纤维尺寸的影响。实验结果表明,KUr溶液预处理纤维可以使纤维润胀进而增大纤维直径。KUr溶液最优化的处理条件（12wt%KOH/16wt%尿素）使纤维直径从27.5μm增加到44.7μm。同时,纤维在KUr水溶液中不溶解,因此,纤维素的聚合度几乎保持不变。SEM结果显示,润胀后纤维表面上脊增加,并且出现了横向细丝。另外,通过高浓盘磨KRK对润胀的纤维进行机械研磨,从而获得具有优异机械性能的纤维素长丝（CF）。3.以纤维素长丝（CF）为原料,通过两步合成工艺制备生态友好的生物基环氧树脂,包括1)通过硝酸铈铵（CAN）引发自由基聚合的方法将甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA）接枝到CF表面制成GMA-CF聚合物。2)采用二亚乙基三胺（DETA）将GMA-CF聚合物与环氧树脂（E51）热压交联,生成GMA-CF-E51聚合物。测定得到的GMA-CF的水接触角,显示出优异的疏水性。然后将GMA-CF与E51交联固化配制一系列环氧复合材料。力学性能检测表明,60wt%GMA-CF-Epon热固性树脂的弯曲强度和弯曲模量分别比纯环氧树脂高198%和147%。这项研究为纤维素长丝在不同高价值领域的应用提供了新的视角。