纳米纤维素具有可再生、可生物降解、比强度高、表面易于修饰等优异特性,成为增强聚乳酸（PLA）等可生物降解聚合物的理想选择之一。但纳米纤维素较强的亲水性、较差的热稳定性一直是限制其在疏水性聚合物中应用的主要因素。为了改善纳米纤维素与PLA基体之间的界面相容性,需要对纳米纤维素进行表面改性,但多数研究是采用先制备纳米纤维素后改性的两步法,存在周期长、步骤繁杂的问题。本论文提出采用机械化学法,以3-氨丙基三乙氧基硅烷（APTES）为改性剂,结合球磨的物理剥离作用,对微纤化纤维素（MFC）进行同步的剥离与改性。随后,将改性后的MFC（m MFC）与PLA进行复合,探究m MFC对复合材料结晶性能、耐热性能以及力学性能的影响。主要研究结果如下:（1）APTES辅助球磨一步法剥离并改性MFC,并制备具有优异疏水性的纤维素膜。实验结果表明球磨和APTES改性在MFC的剥离和表面改性过程中存在协同作用。扫描电子显微镜（SEM）结果表明,当利用APTES辅助球磨时,随着APTES用量的增加或者球磨时间的延长,纤维素的剥离程度逐渐提高,相互之间能形成更好的结合,纤维素膜中的孔洞尺寸逐渐减小,膜越来越致密。紫外可见近红外分光光度计、傅里叶红外光谱和广角X射线衍射结果表明,APTES辅助球磨法是一种提升纤维素膜透明度的有效方法,在球磨的过程中APTES成功地对MFC进行了改性,并保持了纤维素原始的晶体结构。水接触角（WCA）结果表明,相比于单一的球磨或APTES修饰,机械化学协同改性显著提高了纤维素膜的疏水性能。纤维素膜的WCA随着APTES用量的增加或者球磨时间的延长而逐渐增大,最高可达133.2±3.4°。热重分析（TGA）结果表明,在球磨和APTES改性的协同作用下,纤维素膜的热稳定性得到有效提升。拉伸试验结果表明,随着APTES用量的增加或球磨时间的延长,纤维素膜的力学性能在强度和韧性方面同时得到提高。利用SEM对其拉伸断面进行观察,很容易发现断面上有一些断裂和被拔出的纳米纤维,说明纳米纤维在纤维素膜中能起到增强作用。（2）详细研究mMFC对PLA复合材料性能的影响。通过溶液絮凝的方法制备了PLA/m MFC复合材料,再采用真空压膜工艺制备了PLA/m MFC复合材料样条。利用差示扫描量热仪和偏光显微镜对复合材料中PLA基体的结晶行为和结晶形貌进行了研究。结果表明,m MFC的加入促进了PLA的结晶。TGA结果表明,与纯PLA相比,m MFC的加入使PLA复合材料体系的热降解温度略有降低。但与直接APTES改性得到的m MFC相比,APTES辅助球磨法得到的m MFC对复合材料热稳定性的影响更小。拉伸试验结果表明,与纯PLA相比,m MFC可以有效提高复合材料的模量。并且对于机械化学改性后的m MFC,其复合材料的拉伸强度优于对照组PLA复合材料的强度。动态热机械分析结果显示,90℃时复合材料的储能模量明显高于纯PLA的储能模量,并且随着纤维素含量的增加而逐渐升高,说明mMFC可以有效改善PLA复合材料的耐热变形能力。