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纳米纤维素由于具有质轻、可降解、优异的机械性能、大的比表面积、生物相容和可再生等特性,因而被广泛应用于造纸、包装、食品、化妆品以及医学等领域。近年来,随着改性技术的发展,纳米纤维素改性的绿色化和高效化引起人们的重视,如何通过化学改性赋予纳米纤维素新的功能性,从而拓宽纳米纤维素的应用领域,成为人们研究的重点。本文采用原位溶剂交换法制备了酯化改性的纳米晶纤维素（CNC）,随后将改性前后CNC分别与聚乙烯醇（PVA）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）和聚丙烯酸（PAA）等极性聚合物复合成膜,深入探讨改性前后CNC和上述聚合物间的相互作用对两相相容性以及复合材料微观结构和宏观性能的影响,以期为高性能的纳米复合材料的制备提供理论上的指导,具体的研究工作如下:（1）体系一首先以棉浆粕为原料,采用酸解法制备出CNC,透射电子显微镜（TEM）、X-射线衍射（XRD）和热重分析（TGA）分析表明,所制备的CNC呈棒状结构,尺寸在纳米尺度;CNC的晶型未发生改变;但热稳定性降低。通过绿色环保的原位溶剂交换法对CNC进行酯化改性,通过红外（FT-IR）和13C核磁共振(13C-NMR)对CNC及其酯化产物进行表征;利用XRD和TGA来研究不同取代度CNC的结晶性能和热稳定性;结果表明:L-苹果酸（MA）成功的接枝到CNC上;CNC酯化改性后,保留了其原有结晶结构,只是结晶度发生了轻微减小,酯化反应发生在CNC的表面;且改性CNC的热稳定性提高。（2）体系二是以PVA为基体,分别以CNC和CNC-g-MA为增强组分,采用流涎成膜法制得PVA/CNC和PVA/CNC-g-MA复合膜。FT-IR、XRD以及SEM表征表明,相同添加量时,PVA基体与CNC-g-MA之间具有更强的氢键作用和更好的相容性。拉伸、TGA、差示扫描量热仪（DSC）、动态热机械性能（DMA）和耐水性等测试研究发现,当纤维素纳米粒子的添加量相同时,CNC-g-MA可以进一步的提高PVA膜的力学性能、阻隔性能和热性能。当CNC-g-MA的用量为3 wt%时,PVA/3 wt%CNC-g-MA复合膜的拉伸强度和杨氏模量分别为96 MPa和3.30 GPa,较纯PVA膜相应提高了28%和20%。（3）体系三采用物理共混法制备了不同含量的PMMA/CNC和PMMA/CNC-g-MA复合膜。通过FT-IR、XRD和SEM对PMMA复合膜的结构和相容性进行表征,结果表明:CNC-g-MA和PMMA之间具有更强的氢键作用;CNC和CNC-g-MA的用量较低（1 wt%）时,二者均可以均匀分散于PMMA基体中。利用拉伸、TGA、DSC和DMA等测试发现,CNC和CNC-g-MA都可以提高PMMA复合膜的力学性能和热稳定性;在相同用量时,CNC-g-MA对PMMA复合膜的力学性能和热性能提高的效果更显著;当CNC-g-MA含量为1 wt%时,PMMA/1 wt%CNC-g-MA复合膜的拉伸强度、断裂伸长率和杨氏模量分别为62.1 MPa、22.3%和1.49 GPa,较纯PMMA膜提高了60.9%、118.6%和20.2%。;光透明性测试表明,PMMA/1 wt%CNC-g-MA复合膜的透光率接近于纯PMMA膜,其在提高PMMA其他性能的同时,复合膜的光透明性未受到太大影响。（4）体系四是以PAA为基体,分别以CNC和CNC-g-MA为增强剂,采用浇铸成膜技术制备了PAA/CNC和PAA/CNC-g-MA复合膜。考察了改性前后CNC与PAA复合膜的结构、力学性能、热性能和溶胀率的影响。研究发现:相同添加量时,与PAA/CNC比较,CNC-g-MA与PAA之间存在较强的氢键作用和一定的相容性;CNC-g-MA的加入可以进一步提高复合膜的热稳定性和力学性能,同时改善复合膜的溶胀性;深入分析PAA复合膜的力学性能发现,当CNC和CNC-g-MA的用量均为3 wt%时,PAA复合膜的拉伸强度分别为30.4 MPa和55.6 MPa,较纯PAA膜相应提高了85%和239%,CNC-g-MA对PAA具有更好的增强效果。