聚己内酯(Polycaprolactone,PCL)是由单体ε-己内酯开环聚合得到的具备优异的生物降解性和良好的生物相容性的线形脂肪族高分子聚合物,是不可降解塑料的优异替代品,同时在农业领域和医学组织工程领域有着广泛的应用。但聚己内酯模量低、玻璃化转变温度较低、发泡材料大多为闭孔结构,大规模应用并不理想。纳米纤维晶(cellulose nano-crystal,CNC)的优异之处在于母料可再生、低成本、强度高、模量高、较好的生物相容性和绿色环保可循环使用等,采用纳米纤维晶作为填料来改性聚己内酯,不仅可提高聚己内酯的各项性能,改善材料的发泡性能,而且在保持聚己内酯优异生物降解性和相容性的同时又实现了产物的完全生物降解,扩大应用范围的同时又符合我国实施的绿色环保可持续发展的环境战略。本文以聚己内酯为基体,纳米纤维晶作为填料粒子,通过熔融共混的方式制备了聚己内酯/纳米纤维晶复合材料,并通过绿色环保的超临界二氧化碳流体发泡技术制取聚己内酯/纳米纤维晶复合发泡材料。本文实验的第一部分是已硫酸水解微晶纤维素(MCC)的方式来制备纳米纤维晶,通过对酸水解条件的调控,来确定本实验的最优实验工艺为:水解温度为45~oC、硫酸浓度为64%、水解浴比为1:8.75(g/ml)、水解时间为120 min。由透射电镜(TEM)可知纳米纤维晶呈现长针状,其纵向尺寸基本上在200 nm左右,横向尺寸在15~20 nm的范围内。纳米纤维晶的悬浊液长时间放置后没有显示出明显的沉淀现象,并且分散液显示蓝光。红外光谱图(FTIR)显示,较微晶纤维素相比,纳米纤维晶只是在尺寸相貌上发生了改变,所具备的化学官能团并没有改变。热失重(TG)的结果表明,纳米纤维晶的热分解温度范围较宽,但与微晶纤维素的热稳定性相比较较低。本文实验的第二部分是采用熔融共混挤出的方法来制备聚己内酯/纳米纤维晶复合材料。由扫描电镜(SEM)可知纳米纤维晶含量较低时可以均匀地分散在聚己内酯基体中,当纳米纤维晶含量较高时易发生团聚。红外光谱图(FTIR)显示,聚己内酯的羰基和纳米纤维晶的羟基形成了氢键。热失重(TG)结果表明纳米纤维晶的加入没有改变聚合物的分解过程,满足复合材料在加工过程中的耐热要求。平板流变(MARS)结果表明,纳米纤维晶的加入提高了复合材料的储能模量、损耗模量和表观粘度,即纳米纤维晶影响了聚己内酯分子链的运动,增强了材料熔体的粘弹性。万能拉伸实验(UTM)结果表明,随着纳米纤维晶含量的增大,材料的拉伸模量和拉伸强度呈先减小再增大的趋势。本文实验的第三部分是采用超临界二氧化碳流体发泡技术制备聚己内酯/纳米纤维晶复合发泡材料。饱和温度50~oC,饱和压力25MPa是最佳的发泡条件,纳米纤维晶促进了聚己内酯的发泡,泡孔结构由闭孔结构转变为开孔结构,同时纳米纤维晶在发泡体系中起到了异相成核的作用,随着纳米纤维晶含量的增大,泡孔孔径逐渐减小,泡孔密度逐渐增加,提高了材料的发泡倍率,提高了发泡材料的拉伸性能。