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能源短缺与生态环境污染已经成为全球关注的重要问题。因此开发生物基且生物可降解聚合物已迫在眉睫。聚羟基脂肪酸酯（PHAs）是一种生物基且可降解的聚合物,具有较高的机械强度、优异的生物相容性和生物可堆肥性,在生物医药和包装领域有着广阔的应用前景。但是PHAs存在晶核密度低、结晶速率慢、容易二次结晶等缺点导致其物理机械性能不佳,限制了PHAs产业的发展。因此,研究PHAs的结晶动力学过程,改善PHAs的结晶性能具有重要的科学意义和应用价值。本文以聚3-羟基丁酸酯-co-3-羟基己酸酯（PHBH）为主要研究对象,首先研究了PHBH超薄膜的晶体生长动力学过程,探索了PHBH的结晶机理以及自成核诱导的PHBH的结晶过程;进而通过自成核作用、添加乙二酰胺基小分子成核剂、改性大分子成核剂以及施加外场等手段调控PHBH的结晶性能和结晶动力学,并深入研究了PHBH晶体形貌的演变过程,探讨了晶体结构与性能之间的关系以及结晶行为调控的机理。本研究不仅丰富了聚合物的结晶理论,而且有望促进PHBH产业的发展,从而部分取代石油基聚合物,减小资源和环境的负担。主要研究内容如下:（1）基于PHBH超薄膜,系统研究了PHBH晶体形貌随温度的演变过程,并通过Hoffman-Lauritzen理论解释了PHBH晶体形貌演变的机理。当结晶温度大于100 ℃时,PHBH由非环带球晶转变为板条状单晶,对应的结晶机理由机理Ⅱ转变为机理Ⅰ。然后研究了自成核诱导PHBH的结晶过程以及结晶动力学,提出了利用高熔点聚羟基丁酸酯均聚物（PHB）作为PHBH成核剂的方法,利用熔融混合的方式制备了PHBH/PHB混合物,并系统探讨了自成核诱导下PHBH/PHB混合物的结晶动力学及其物理机械性能,结果表明,PHB作为一种高效的成核剂显著改善了PHBH的结晶性能,其成核效果远优于传统的无机成核剂。（2）设计合成了系列中间含不同脂肪链长度的乙二酰胺基小分子（C6H5NHCOCONH（CH2）nNHCOCONHC6H5,n=2、4、8、12,OXAn）成核剂,通过熔融共混制备了PHBH/OXAn共混物,并系统研究了OXAn的化学结构对PHBH结晶动力学和成核效率的影响规律。OXAn与PHBH基体相容性较好,在高温下可以“溶解”在基体中。PHBH/OXAn的结晶速率随着n值的增大先增大后减小,当n=8时,PHBH的结晶速率最大,例如加入0.75 wt%OXA8之后,在105 ℃下PHBH的半结晶时间由44 min缩短至2.3 min。而且,OXAn的加入未改变PHBH的晶体结构。因此,通过调节OXAn的化学结构可有效调控PHBH的结晶性能。（3）利用流变仪研究了剪切作用对PHBH结晶动力学的影响,为熔融加工过程中剪切诱导PHBH结晶提供了理论支撑。首先利用Arrhenius方程得到了PHBH的流动活化能为37.2 kJ/mol,然后利用Maxwell离散松弛图谱和线性回归法得到了PHBH分子链在不同温度下发生取向和拉伸的临界剪切速率。只有当剪切速率大于临界剪切速率时,PHBH的分子链才会发生有效取向和拉伸,从而提高PHBH的结晶速率。研究还发现,剪切作用可以提高PHBH的晶核密度,其剪切诱导结晶的效果与剪切速率和剪切时间呈正相关,当剪切速率或剪切时间足够大时,PHBH的结晶速率皆可达到最大值。低剪切速率下增加剪切时间和较短剪切时间下提高剪切速率对PHBH半结晶时间的影响具有等效性。在此基础上,进一步研究了剪切作用与成核剂OXA8共同诱导PHBH的结晶过程,剪切与成核剂共同作用之后,PHBH的半结晶时间大幅度降低。（4）以纳米纤维素（NCC）作为生物基成核剂同时提高了PHBH的机械强度和结晶性能。首先设计并高效地将PHBH修饰到NCC表面以改善NCC与PHBH基体的相容性,获得了接枝率为25 wt%的NCC-g-PHBH纳米杂化物;进而制备了生物基与可降解PHBH/NCC-g-PHBH纳米复合材料及薄膜,并研究了NCC-g-PHBH纳米杂化物对复合材料结晶行为、物理机械性能以及亲水性能的影响规律。研究发现,表面修饰显著提高了NCC和PHBH基体之间的相容性,使NCC-g-PHBH均匀分散于PHBH基体中,从而获得了理想的增强效果,例如1.0 wt%NCC-g-PHBH纳米杂化物使PHBH的杨氏模量提高了15%,拉伸强度提高了28%,其增强结果与Halpin-Tsai模型相吻合。此外,NCC-g-PHBH纳米杂化物的加入使PHBH的晶核密度显著提高,在10 ℃ min-1降温速率下PHBH的结晶度由0%提高至33.2%,表面水接触角下降了9 o。（5）以氧化石墨烯（GO）作为成核剂改善PHBH的结晶性能、机械强度,同时赋予其功能性。首先通过偶联反应和自由基共聚的方法将N-（2-（异丁烯酰基氧基）乙基）-N,N-二甲基十二烷-1-溴化铵（LAQ）修饰到GO表面,制备了GO-g-LAQ纳米杂化物及PHBH/GO-g-LAQ纳米复合材料薄膜。LAQ的引入显著提高了PHBH与GO的相容性,使GO-g-LAQ纳米杂化物均匀分散于PHBH基体中。少量GO-g-LAQ使PHBH的结晶速率和晶核密度明显提高,进而使PHBH材料的拉伸强度和储能模量分别提高了60%和140%,耐热温度提高了20 ℃。此外,GO-g-LAQ作为片层状抗菌剂,使PHBH/GO-g-LAQ纳米复合材料对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的杀菌率均达到99.9%以上,同时使材料的氧气渗透值下降了86%,有望拓展PHBH在包装领域的应用。