随着石油资源的日益减少以及石油基塑料所带来的严重的环境问题对人类生存的威胁,人们越来越重视可持续发展和环境友好型新材料的开发利用。纤维素衍生物作为天然高分子纤维素的改性产物,在继承了纤维素可再生、可降解和来源广泛等优点之外增加了水溶性,具有非常广阔的研究应用前景。但是纯纤维素衍生物材料存在力学性能较差,对水敏感等缺陷,制约了其在食品包装材料方面的应用。本论文选取纤维素衍生物甲基纤维素(MC)和羧甲基纤维素(CMC)以及与纤维素结构类似的琼脂(AG)作为主要研究对象。为了提高纤维素衍生物基复合材料的性能,以一维纳米粘土材料凹凸棒(Pal)、埃洛石(HT)和海泡石(SP)作为增强材料与上述天然高分子材料共混制备复合膜,并研究了不同一维纳米粘土对复合膜性能的增强效果和作用机理。在此基础上,又对凹凸棒进行了多巴胺(Da)表面改性并制备了复合膜材料,而且制备了壳聚糖-埃洛石-琼脂三元复合体系,分别研究了多巴胺表面改性凹凸棒和壳聚糖与埃洛石之间的协同作用对复合膜性能的增强效果,最后比较了两种改性方法对复合膜性能的不同影响,得到的主要结果如下:(1)凹凸棒对复合膜性能的增强效果整体上更加的显著,海泡石对复合膜性能的增强有限;而复合膜中增强体的含量较高时,埃洛石则表现出更优的增强效果(尤其是拉伸强度)。这主要归因于凹凸棒棒晶表面含有较多的活性基团,与基体间的相互作用力更强。但当含量过高时,凹凸棒易于团聚,则对复合膜性能产生负面效果;而HT由于其管状结构相互之间作用力较弱,分散性较好。海泡石的尺寸较大且易于团聚,因此对复合膜性能的增强能力有限。(2)聚多巴胺(PDa)通过与凹凸棒表面活性基团的相互作用而成功的负载在其表面,同时聚多巴胺对凹凸棒的结构没有造成影响。而丹宁酸与海泡石之间的作用力相对较弱,丹宁酸粒子之间倾向于团聚导致丹宁酸不能成功表面改性海泡石。(3)相较于未表面改性的凹凸棒,聚多巴胺改性凹凸棒对复合膜性能的增强效果更加的显著,这是由于凹凸棒表面上的聚多巴胺赋予了凹凸棒大量的活性基团,与基体间的作用力也更强;另一方面,聚多巴胺有很好的紫外线吸收能力,从而也赋予了复合膜一定的抗紫外线能力。这些结果证明聚多巴胺改性凹凸棒能有效提升复合膜的力学性能、耐水性能和光学性能。(4)构筑琼脂/壳聚糖/埃洛石三元复合体系,研究了壳聚糖与埃洛石间的协同作用对复合膜性能的影响。研究发现,壳聚糖与埃洛石间会产生氢键和静电相互作用,这有助于HT在基体中分散的更加均匀。同时,壳聚糖、埃洛石和琼脂三者间会相互作用形成三维的网状作用力结构,从而提升了复合膜的力学性能和耐水性能。另外,壳聚糖具有紫外线吸收能力,从而赋予了复合膜一定的抗紫外线能力。(5)对比表面改性和多元体系协同作用对复合膜性能的影响效果发现,两种方法均对复合膜的性能有很好的增强效果,同时也可以赋予复合膜一些特殊的性能。通过表面改性的方式对复合膜拉伸强度和耐水性能具有更好的增强效果,但对一维纳米材料在基体中的分散能力的提升较为有限;而多元体系之间的协同作用使一维纳米材料不易团聚,分散性较好。同时,聚多巴胺和壳聚糖独特的紫外线吸收特性也赋予了复合膜一定的抗紫外线能力。