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聚乳酸(PLA)是近年快速发展的生物可降解高分子材料,具有广阔的前景。但其热稳定性和阻燃性能较差,在航空航天、电子电器、汽车等领域的广泛应用受到限制,提高PLA的热稳定和阻燃性具有重要意义。近些年来,纳米技术在材料中的被广泛的应用,作为纳米一族中的多壁碳纳米管(MWCNTs)因其优异的力学性能、电学性能和热学性能,受到材料领域的关注,是一种理想的聚合物改性剂。本文首先将MWCNTs经浓硫酸和浓硝酸混合强酸氧化浸泡处理得酸化MWCNTs(f-MWCNTs); f-MWCNTs与氯化亚砜(SOCl2)反应得酰氯化MWCNTs(COCl-MWCNTs); COCl-MWCNTs与9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)的衍生物进行接枝反应得到表面功能化MWCNTs(f-MWCNTs-DH)。以聚乳酸(PLA)为基体,分别以改性前MWCNTs(p-MWCNTs、f-MWCNTs和f-MWCNTs-DH为改性剂,经熔融共混制备一系列PLA纳米复合材料。利用红外光谱仪(FITR).透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、热重分析仪(TGA)、紫外-可见分光光度仪、激光纳米粒度仪、万能电子拉力机、旋转流变仪和微型燃烧量热计(MCC)等,表征改性前后MWCNTs的结构和表面形貌,估算DOPO衍生物在MWCNTs表面的相对接枝率,研究改性前后MWCNTs在乙醇中的粒径和分散稳定性,测定改性MWCNTs对PLA力学性能、热稳定性、阻燃性能和流变性能的影响。运用Halpin-Tsai方程对PLA纳米复合材料的力学性能进行了模型评价。结果表明：(1) MWCNTs经混合强酸氧化后表面出现羧基；DOPO衍生物在MWCNTs上的相对接枝率为51%; p-MWCNTs、f-MWCNTs和f-MWCNTs-DH的粒径分别12147.6nm、176.1 nm和352.3 nm,改性后的MWCNTs在在无水乙醇中具有良好的分散稳定性。(2)改性MWCNTs可显著提高聚乳酸的力学性能,f-MWCNTs-DH改性效果最好。当f-MWCNTs-DH添加量为0.1%时,复合材料的力学性能最优。复合材料的缺口冲击强度为16.9 kJ／m2,较纯PLA提高了32.6%。(3) Halpin-Tsai模型可用于评价f-MWCNTs-DH在PLA基体中的分散效果和预测复合材料的弹性模量。通过效率系数和方向系数校正,能较好拟合复合材料的弹性模量,预测复合材料中f-MWCNTs-DH的最佳用量,结合复合材料热稳定性和燃烧性能,为优化复合材料的配方、组成提供理论依据。(4) f-MWCNTs-DH能大幅提升PLA的热稳定性,提升材料的LOI到22,降低其燃烧时的热释放速率,从而改善阻燃性能。随f-MWCNTs-DH含量增加,复合材料的热稳定性提高,在f-MWCNTs-DH添加量为0.1%时。热释放速率最低,说明PLA基体中形成良好的网络结构,抑制燃烧,提高阻燃性。