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聚乳酸(PLA)由于其良好的物理化学性能以及出色的生物相容性和生物可降解性,得到了人们的广泛关注。因其优异的机械性能,可广泛用于包装,塑料餐具,建筑和汽车等领域,有望成为传统的石油基高分子聚合物的取代品。然而PLA的大规模的商品化应用却受到了它固有缺点的限制,例如,结晶速率低以及韧性差。在使用过程中,较低的结晶速率导致材料出现不可避免的机械性能的损失,而较差的韧性极大的限制了PLA的使用范围。纳米纤维素在自然界中能够被生物降解,具有良好的生物相容性,卓越的机械性能以及较低的成本等优点,可以作为纳米填料改善PLA固有的缺点。本文通过对纤维素纳米晶(CNCs)的表面改性,制备了接枝有不同光学性能聚乳酸链段的纤维素纳米晶(CNCs-PLLA和CNCs-PDLA)和接枝有柔性链段的纤维素纳米晶(CNCs-PCLLA-PDLA),将其应用于商品化PLA的改性,制备聚乳酸基纳米复合材料,并对复合材料的性能进行了研究。接枝有聚乳酸链段的纤维素纳米晶:通过CNCs与L-乳酸或D-乳酸的熔融原位聚合制备而成。所得到的纳米填料与商品化PLA共混,制备聚乳酸基复合材料。通过差示扫描量热分析(DSC)、热台偏光显微镜(POM)、X射线衍射分析(XRD)以及拉伸性能测试分析了复合材料的结晶行为与力学性能。结果表明CNCs-PLLA和CNCs-PDLA的加入明显提高了PLA的结晶速率与拉伸性能,同时,CNCs-PDLA对于复合材料性能的提升更加显著。与纯PLA相比,含有10%CNCs-PDLA的纳米复合材料的结晶度在缓慢冷却的条件下(5℃/min)提高了86.7%,在快速冷却条件下(25℃/min)提高了879%。含有5%CNCs-PDLA的PLA基纳米复合材料既具有较高的结晶度,又具有增强的机械性能,与纯PLA相比,材料的拉伸强度提高了32.6%,达到79.53 MPa,在缓慢冷却条件下(5℃/min)的结晶度提高了72.3%。接枝有柔性链段的纤维素纳米晶:通过ε-己内酯、L-丙交酯以及D-丙交酯在CNCs表面的开环聚合,将聚己内酯与聚乳酸构成的柔性链段接枝到CNCs的表面,制备得到CNCs-PCLLA-PDLA。纳米填料通过溶剂法与商品化PLA混合,制备纳米复合材料。结果表明,含有6%改性纳米填料的复合材料的拉伸强度与纯PLA相当,且断裂延伸率得到了明显的改善(提高85.9%),证明了此方法可以在不损失材料拉伸强力的前提下,改善其韧性。