纤维素纳米晶（CNCs）是一种广受关注的新型天然高分子材料,其存在大量活性羟基基团,可以较为容易的与其他基团进行反应修饰或接枝改性（酯化、醚化等等）。由于纤维素纳米晶可以提高环氧树脂的热稳定性和粘接性能,其替代石油基添加剂来改善热固性树脂的粘接性能成为了一个研究热点。而在微观层面了解CNCs与其他材料的相互作用机理非常重要。因此,本文利用酸解法制备尺寸均匀的纤维素纳米晶,并通过不同单体进行接枝改性、纳米材料改性、偶联剂改性使之达到较好的分散性及与环氧树脂的相容性并提高复合材料的粘接强度、耐水性、热稳定性等性能。主要内容如下:（1）以脱脂棉为原料,硫酸水解得到高结晶度CNCs,并使用2-丙烯酸羧乙酯接枝在CNCs表面改善其在环氧树脂中的分散性,通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）,X射线衍射（XRD）验证了接枝改性的成功,使用扫描电子显微镜（SEM）、热重分析（TGA）手段区别天然和改性CNCs并通过透射电子显微镜（TEM）观察到改性CNCs在环氧树脂中分散良好。与未改性CNC增强树脂相比,改性CNC增强树脂具有优异的剪切模量、剪切强度。（2）使用硅烷偶联剂KH-560对纤维素纳米晶CNCs进行改性并使用傅里叶红外变换光谱（FTIR）进行表征。在880cm-1和1052 cm-1处的特征峰归属于C-H弯曲振动和Si-O-C的弯曲振动峰。由于CNCs和CaSO4均为良好的补强填料,将改性CNCs与CaSO4添加到环氧树脂E51中以改善材料的粘接性能,并通过扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）和透射电子显微镜（TEM）对CNCs、CaSO4填料和改性环氧树脂的表面形态、尺寸和形状进行了检测。通过热重分析（TGA）研究了 CNCs、CaSO4填料和改性环氧树脂的热稳定性。并测试了 CNCs、CaSO4和改性环氧树脂的粘接性能,包括拉伸模量、强度和断裂伸长率。所得结果表明,在CNCs、CaSO4添加比为1:1时,添加3wt%混合填料的环氧树脂的剪切模量显著提高到18.6MPa。（3）通过丁香酚环氧和四甲基二硅氧烷进行硅氢加成合成了高收率新型含硅氧烷链段的生物基环氧树脂SIEEP2,通过核磁共振谱图、飞行时间质谱证明了新型树脂结构准确、纯度高。环氧基团核磁谱图位置在2.4-3.2ppm（1H NMR）和45-50ppm（13C NMR）处出现。同时合成了新型生物基丁香酚环氧硅烷偶联剂（EBSCA）,将其应用于CNCs的改性。改性后的MCNCs与生物基环氧树脂共混以提高生物基树脂的机械性能。扫描电镜显示低添加量下纤维素纳米晶在环氧树脂中均匀分散,但在较高添加量下会形成团聚。在添加改性纤维素纳米晶3 wt%时,材料的粘接强度最大达到17.5MPa,表明生物基硅烷偶联剂改性纤维素纳米晶可以有效提高树脂的粘接性能。因此全生物基复合材料具有广阔的应用前景,特别是在粘接材料领域。（4）将第三部分EBSCA改性纤维素纳米晶添加于环氧树脂、酚醛树脂以及环氧丙烯酸酯树脂以提高材料的热稳定性和粘接性能。通过扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、热重分析（TGA）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）等分析手段表征了纳米复合材料的结构与性能。添加改性改性CNCs 1 wt%时,E51环氧树脂、环氧丙烯酸树脂和酚醛树脂的剪切强度分别为13.6MPa,7.9MPa和9.9MPa。研究发现由于偶联剂的环氧基团改善了CNCs与树脂基体的相容性,因此改性CNCs提升了环氧树脂的力学强度。（5）使用琥珀酸酐对纤维素纳米晶（CNCs）进行表面改性并掺杂于环氧树脂E-51中。用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、和傅里叶变换红外光谱（FTIR）对改性纤维素纳米晶（MCNCs）的结构进行表征并研究其不同的性能。其中剪切强度与剪切强度相较于未改性CNCs得到了提高,在MCNCs添加量为3 wt%时,材料剪切强度达13.9MPa。同时研究发现改性后的CNCs可应用于染料吸附。与未改性CNCs进行对比发现-COOH基团是改性CNCs吸附有毒阳离子黄染料（X-GL）的主要原因。因为其成本低,可生物降解,对环境无毒,改性纤维素纳米晶在生物吸附领域具有潜在的应用价值。