采用硫酸水解法制备了纳米晶纤维素（NCC），以N,N-羰基二咪唑（CDI）为活化剂，甲代烯丙基醇（MPO）为改性剂，通过化学取代得到含有烯丙基碳酸酯的纳米晶纤维素（记为PCNCC）；以4,4’-二氨基二苯甲烷双马来酰亚胺（MBMI）、3,3’-二烯丙基双酚A（BBA）及双酚A双烯丙基醚（BBE）为原料制备了复合材料基体（MBAE）。采用FTIR、XRD、TEM和碘值法等手段对化学修饰的产物进行分析和表征。结果表明，当PCNCC中烯丙基碳酸酯的取代率为16.4%时，既能保持晶型不变，同时能在BBE中稳定悬浮；PCNCC中烯丙基碳酸酯的取代率过小或过大时均不适宜用作PCNCC/MBAE复合材料的增强相。利用原位聚合法将PCNCC掺杂在MBAE基体中制备PCNCC/MBAE复合材料，考察PCNCC含量对PCNCC/MBAE复合材料力学性能、介电性能及热性能的影响规律。结果显示，当PCNCC含量为0.2wt%时，PCNCC/MBAE复合材料的弯曲强度和弯曲模量分别148.1MPa和6GPa，较MBAE基体分别提高了50.5%和82.9%；冲击强度为13.9kJ/m²，较MBAE基体提高54.8%；玻璃化转变温度T_g值由纯MBAE的240.4℃提高到257.8℃。此时PCNCC/MBAE复合材料的介电常数明显提高，而介电损耗达到最低值。为扩展纳米晶纤维素以及双马来酰亚胺树脂的应用提供了理论依据。