近年来,由于对环境和可持续性发展的关注,人们加大了植物纤维的研究力度以提高植物纤维的利用率,含有植物纤维的聚合物基生物复合材料成为了科学研究的热点。可生物降解塑料聚乳酸（PLA）具有原料可再生、来源广泛的优势,但由于成本较高、部分性能缺陷,其在工业中的应用受到限制。利用植物纤维与聚乳酸制备全生物基绿色复合材料,可以降低材料成本,综合两者性能,也有利于缓解石油资源紧张、实现资源的可持续发展。椰子树是一种宝贵的食物和能源资源,许多部位均可提取纤维并加以利用。本文旨在提取椰树叶柄处纤维,并用其作为增强填料与聚乳酸共混制备生物复合材料。首先对提取的椰树叶柄（椰柄）纤维进行碱处理,对椰柄纤维（PF）微观形貌结构、力学性能、热性能,以及椰柄纤维与聚乳酸基体之间界面性能等进行了研究;针对椰柄纤维增强聚乳酸复合材料的制备工艺,引入正交试验方法,以混炼温度、转速和纤维初始长度为实验因素,探究加工前后椰柄纤维尺寸形态的变化,研究各因素对复合材料整体力学性能的影响;优选混炼加工工艺,制备纤维质量分数分别为10%、20%、30%、40%、50%的椰柄纤维/聚乳酸复合材料,研究椰柄纤维含量对复合材料热性能、结晶性能的影响;表征复合材料断面形貌,分析材料断裂时椰柄纤维的破坏形式及其增强机理;对PLA/PF复合材料的力学性能进行测试表征,探究椰柄纤维对复合材料的增强效果。研究结果表明:1、碱处理后椰柄纤维表面显露出密集分布的微米级大小孔洞,纤维表面的粗糙度增加,其与PLA的界面剪切强度提高明显,椰柄纤维中的微纤维束呈现很明显的“螺旋形”结构。碱处理时间为2 h时,综合效果最好。此时椰柄纤维-聚乳酸的界面剪切强度达到14.06 MPa,相比未处理时的提高了130.9%;椰柄纤维抗拉强度为355.77 MPa,相比未处理的椰柄纤维提高了55.6%。碱处理前后,椰柄纤维断裂伸长率均保持在20%以上,表明椰柄纤维具有较好的拉伸韧性,而碱处理对其影响效果不明显。2、纤维初始长度对复合材料中纤维最终长度的影响显著性较高,而混炼温度、转速的影响显著性不高。各工艺因素对复合材料中纤维最终长度的影响次序为:纤维初始长度>温度>转速。随着纤维初始长度的增大,复合材料中纤维最终长度的分布宽度也逐渐增加,较长尺寸的纤维所占比例增大。计算得到椰柄纤维在聚乳酸基体中的临界纤维长度Lc=2.28～5.69 mm。升高温度,降低转速,较长的纤维初始长度可以最终使得复合材料中超过临界纤维长度的椰柄纤维数量增多,充分发挥纤维的增强效果。3、椰柄纤维的热稳定性较聚乳酸差,PLA/PF复合材料的热稳定性有所下降并低于纯聚乳酸。椰柄纤维的加入,增大了复合材料制备中的热摩擦作用,导致聚乳酸发生一定的降解,PLA/PF复合材料的玻璃化转变温度向低温方向略有偏移;椰柄纤维添加后,复合材料的结晶能力增强,结晶度有所提高。微观形貌分析发现,椰柄纤维与聚乳酸基体两相之间结合良好,纤维与基体之间没有明显的界面缺陷,PLA/PF复合材料具有较好的界面性能,主要是因为椰柄纤维表面均匀分布的微米级孔洞改善了纤维与基体的界面粘合。4、纤维在基体中随机取向且纤维最终长度具有一定分散性,材料断裂时,椰柄纤维的破坏方式有纤维断裂、纤维拔出和纤维撕裂。PLA/PF复合材料的拉伸模量、弯曲模量和冲击强度随着纤维含量的增加而提高,纤维含量为50%时,复合材料的拉伸模量达到2793.90 MPa,弯曲模量达到6959.70 MPa,冲击强度达到8.19 KJ/m~2。PLA/PF复合材料的拉伸强度、弯曲强度随着纤维含量的增加而有所上升,纤维含量为50%时,复合材料的拉伸强度达到63.54 MPa,弯曲强度达到111.73 MPa。纤维含量较高时,椰柄纤维增强聚乳酸复合材料具有较好的力学性能,可以大大提高植物纤维的利用率,降低材料的整体成本。高性能的椰柄纤维作为增强填料有很大潜力。