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由于传统化石原料的短缺及其产品带来的日益严重的环境问题,来自于可再生资源的生物质材料引起了广泛关注。由于其棒状的刚性结构、高模量、低密度、可生物相容、高比表面积及可生物降解等优点,纤维素纳米晶（CNC）经常作为纳米增强填料来制备性能优良的纳米复合材料。然而,CNC表面富含的羟基及其高度的亲水性导致CNC和疏水性聚酯间的界面可混合性和相互作用减弱,并导致聚合物材料力学性能的下降,这极大的限制了CNC在纳米复合材料领域的应用。因此,可以通过表面修饰来调节CNC的表面化学结构和疏水/亲水性质,进而改善CNC在基质中的分散性和两者间的可混合性,并提高界面相互作用。基于此,本论文的主要思路是对CNC进行表面可控酯化反应修饰,然后利用CNC及其修饰后的产物作为增强填料分别改性制备聚酯材料。本论文的研究内容主要为:（1）针对乙酸酐酯化反应修饰,通过控制反应条件,得到具有梯度式取代度的乙酰化纤维素纳米晶（ACN）;（2）用具有梯度式取代度的ACN改性制备聚（3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯）（PHB）纳米复合材料,并深入研究ACN对PHB基质性能的影响及填料/基质间的界面作用机理;（3）用不同类型的酸酐对CNC表面进行酸酐酯化反应修饰,通过控制反应条件,获得取代度相近的表面修饰的CNC;（4）用不同类型的酸酐修饰前后的CNC分别改性制备聚乳酸（PLA）纳米复合材料,并对其结构与性能进行表征。本文取得的研究成果主要包括:（1）用乙酸酐对CNC进行表面梯度式的乙酰化修饰,测试结果表明,表面梯度式乙酰化修饰成功,其取代度由11.1%增加到63.2%,且每个梯度值大约为10%,ACN仍然保持原始CNC的棒状形貌和晶体结构,随着ACN取代度的增加,疏水性增强。（2）用具有梯度式取代度的ACN改性制备PHB纳米复合材料。随着ACN取代度的增加,PHB纳米复合材料的力学性能得到显著的提高,特别的,当ACN的取代度从0增加至62.8%时,填充量为15 wt%的PHB/ACN纳米复合材料的拉伸强度和断裂伸长率比PHB/CNC纳米复合材料的分别增加了43.3%和12.6%。激光拉曼光谱和扫描电子显微镜结果证明随着取代度的增加,ACN在PHB基质中的分布更加均匀,且与PHB基质间的可混合性增强。动态热力学表征（DMA）和动态流变测试表明随着取代度的增加,ACN与PHB基质间的相互作用增强,且高取代度的ACN在基质中的分布更加均匀。（3）利用四种不同的酸酐分别对CNC进行表面酯化反应修饰。测试结果表明表面修饰的成功,取代度分别保持在25%-30%,修饰后的CNC不仅维持了原始CNC的棒状形貌和晶体结构,还提高了疏水性及其在有机溶剂中的分散性。（4）用不同酸酐表面酯化反应修饰的CNC改性制备PLA纳米复合材料,得到力学性能显著提高的纳米复合材料。DMA结果表明PLA纳米复合材料的玻璃化转变温度（Tg）随纤维素纳米粒子含量的增加先升高后降低,且丁二酰化CNC（SACN）和十二烯基丁二酰化CNC（DDSACN）对纳米复合材料的Tg的提高效果更加明显。差示扫描量热法（DSC）结果表明纤维素纳米粒子的加入导致了PLA材料的玻璃化转变温度(Tg,min)和熔融温度（Tm）的降低,且PLA/SACN和PLA/DDSACN纳米复合材料的Tg,min比PLA/ACN和PLA/癸酰化CNC（DACN）纳米复合材料的相对要高些。本论文以CNC生物质资源的高值利用及其改性聚酯材料的研发为目标,丰富了CNC的表面化学修饰方法及强化了其可控性的制备技术,并基于CNC优异的力学增强性质,将其用于不同聚酯材料的复合改性,深入探索了复合体系的结构与性能、填料/基质间界面作用机理等关键科学问题,为研究CNC修饰前后的表面结构及取代度对其改性基质界面行为及材料性能的调控机制提供了重要的依据,可望为CNC乃至其它聚多糖纳米晶的表面可控化学修饰及其与聚合物基质间的相互作用机制的研究提供有价值的参考。