利用可再生原材料合成可降解复合材料已经成为科学研究和工业实践的热点。剑麻纤维(SF)具有比强度高、质轻价廉、绿色可降解、资源丰富且可再生等优势。聚乳酸(PLA)是最有潜力代替传统石油基聚合物的可生物降解材料之一,但受成本高、韧性差等缺点的影响,限制了其在工业生产中的应用。用两者制备生物质可降解复合材料,可以发挥两者性能优势的协同作用,达到材料轻量化、成本降低和减少对石油资源的依赖等效果,是保护环境和实现能源可持续发展的有效途径。亲水性剑麻纤维与非极性聚乳酸基体之间界面相容性差,影响纤维对基体的增强效果。本文针对这一问题,采用反应加工的技术方法,在熔融共混时引入多官能团反应单体硫代磷酸三苯基异氰酸酯(TPTI),其与剑麻纤维表面及聚乳酸分子链端部羟基具有较高的反应活性,实现聚乳酸和剑麻纤维的化学链接,增强界面粘接性能,制备出一系列不同TPTI含量、不同剑麻纤维含量的PLA/TPTI/SF复合材料,研究反应加工对剑麻纤维表面基团、微观形貌和热稳定性,以及对复合材料力学性能、微观形貌、热稳定性和结晶行为的影响。为了进一步改善复合材料的冲击韧性,本文还在TPTI反应增容的基础上引入聚己内酯(PCL)增韧相,制备不同PCL含量的PLA/PCL/TPTI/SF全生物降解复合材料,研究PCL增韧相对复合材料热稳定性能、结晶性能、微观形貌和力学性能的影响。研究发现:反应加工后,剑麻纤维表面粗糙程度增加,纤维的原纤化程度增加,其热稳定性有略微下降,但TPTI含量对SF-TPTI纤维热稳定性几乎没有影响。反应加工过程中TPTI在两相间起到“桥联”的作用,实现了剑麻纤维和PLA基体间的化学链接。反应增容后复合材料中剑麻纤维和基体间的界面粘接性能明显改善,使得PLA/TPTI/SF复合材料力学性能相比PLA/SF有较大提高。当剑麻纤维含量为20%,TPTI含量为0.6%时,PLA/TPTI/SF复合材料的力学性能相比同一纤维含量的PLA/SF复合材料力学性能提升幅度最大。当剑麻纤维含量为30%,TPTI含量为0.8%时,PLA/TPTI/SF复合材料的力学性能综合力学性能最好,其拉伸强度为69.36 MPa,弯曲强度为112.39MPa,冲击强度为4.90 MPa。剑麻的介入降低了复合材料热稳定性。同一纤维含量下,随着TPTI含量的增加,PLA/TPTI/SF复合材料的热稳定性呈先上升后下降的变化趋势。剑麻纤维的加入可以诱导复合材料在较低温度下结晶,促进复合材料结晶。TPTI增强了复合材料中纤维和PLA分子间的相互作用力,影响了复合材料的结晶性能。随着TPTI含量的上升,PLA/TPTI/SF复合材料的冷结晶温度先上升后下降。PCL的引入对PLA/PCL/TPTI/SF复合材料的结晶有促进作用,并对基体树脂起到了增塑和软化的作用,使PLA/PCL/TPTI/SF复合材料冲击断面由脆性断裂转变为韧性断裂;PLA/PCL/TPTI/SF复合材料的冲击韧性和断裂伸长率因此提高,但同时牺牲了材料的强度和刚度。因此,可根据应用领域对力学性能不同的要求相应地选择与之力学性能相匹配的复合材料。