全世界范围内都面临的严峻的环境问题和资源缺乏问题，让人们更加注重纤维素的基础研究与应用。纳米纤维素作为一种环保型材料，因其具有许多独特的优良特性，受到各领域研究者的关注。纳米纤维素亲水性很强，它们和非极性有机基质不能均匀混合，这极大地限制了纳米纤维素应用范围。为了拓展纳米纤维素的应用范围，需要对纳米纤维素进行疏水改性。本文采用不同木质纤维素原料制备纳米纤维素，利用疏水试剂对其进行改性，并研究其在制浆造纸中的应用。采用TEMPO/NaBr/NaClO催化氧化体系并辅助超声分散的方法，分别以溶解浆（DSP）、漂白硫酸盐针叶木浆（KP）和杨木碱性过氧化氢机械浆（APMP）为原料，制备纳米纤维素。并利用傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）、Zeta电位测定仪、X射线衍射分析仪（XRD）、原子力显微镜（AFM）、万能拉力机等对不同原料制备出的纳米纤维素的羧基含量、聚合度、表面电荷量、结晶度、结晶尺寸、形貌、粒径分布以及制备的纤维素膜表面粗糙度和强度等性能进行了表征与分析。研究结果表明，经过氧化和超声处理，制备出的纳米纤维素的氧化度、聚合度、电荷量以及纳米粒子的结晶尺寸、形貌等都有很大区别。随着次氯酸钠用量增加，纤维素的的羧基含量快速增加；与原料相比，纳米纤维素的平均聚合度明显降低；经过TEMPO/NaBr/NaClO氧化体系氧化后，纤维素表面生成大量羧基，悬浮液的Zeta电位的电负值增加；经过TEMPO氧化超声处理后，KP、APMP和DSP三种原料的结晶指数均有所增加，纤维的晶体尺寸均稍有降低。以溶解浆制备的纳米纤维素为原料用十八烷基胺（ODA）通过静电吸附作用和纳米纤维素形成络合物，得到疏水改性的纳米纤维素。通过以不同的羧基/胺基比例改性，得到疏水程度不同的纳米纤维素，并通过FTIR、XRD、元素分析、动态接触角和热重分析等手段对疏水纳米纤维素的性质进行检测。检测结果表明，该种疏水改性方法在保留纳米纤维素结晶度的情况下可以对纤维素表面的羧基完全取代，因此纳米纤维素的疏水程度得到很大提高，另外，疏水纳米纤维素的热分解温度也稍有提高。将纳米纤维素用作纸页的浆内添加剂和表面涂布剂，并检测加入前后纸页的抗张指数、撕裂指数、白度、透气度、施胶度等物理性能参数，比较作用前后纸页的性质变化，也比较两种作用方法对纸页性能改善的情况。研究结果表明：浆内添加时，纳米纤维素可以将纸张抗张指数提高51%，而疏水产物不会提高纸页的抗张指数；添加改性纳米纤维素会降低纸页的白度；根据加入的纳米纤维素的量不同，纸页的透气度会有不同程度的降低；纳米纤维素的加入会增加纸页的撕裂指数，且少量添加会更利于撕裂指数的提高；疏水改性纳米纤维素可以提高纸页的施胶度，且改性比越大的改性纳米纤维素对纸页施胶度提高越大，1:4改性纳米纤维素加入量为10%时纸页的施胶度提高了5.6倍。相对于浆内添加，用疏水纳米纤维素作为纸页的表面施胶可以更大幅度提高纸页的施胶度，且对纸页白度的影响不明显。