以生物质资源和石油化工塑料作为原料的木塑复合材料产业面临着环保要求日益提高的挑战。产业中大量应用的粉状生物质填料的增强作用有限,导致无法进一步降低石油化工塑料的比例。具有更高长径比的纸浆纤维作为增强相有着较好的应用前景,纸浆纤维与可生物降解塑料复合有助于提高木塑复合材料成为真正的环保材料,具有广阔的应用前景。本课题首先以甘蔗渣机械浆、甘蔗渣本色化学浆和漂白化学浆作为增强相分别与高密度聚乙烯(HDPE)制备了纸浆/HDPE木塑复合材料,探究了不同纸浆纤维原料对木塑复合材料性能的影响。结果发现,三种纸浆在不需要任何改善界面结合处理的情况下也能在HDPE基体中发挥一定的增强效果,制备的复合材料拉伸强度均在30 MPa以上,弯曲强度接近50 MPa,冲击强度约30 J/m。与粉状填充原料的木塑复合材料性能对比证明纸浆纤维的增强效果明显强于粉状填料。在相容剂的作用下,甘蔗渣机械浆/HDPE木塑复合材料在力学性能方面表现最好,拉伸强度为50.3 MPa,弯曲强度为65.9 MPa,冲击强度为44.3 J/m,拉伸模量为2.5 Gpa。本色浆/HDPE和漂白浆/HDPE复合材料加入相容剂后在拉伸模量方面远远强于机械浆/HDPE复合材料,分别为3.7 GPa和3.8 Gpa。研究表明以纸浆替代粉状填料作为增强相时,其用量可以在粉状填料的基础上进一步提升。廉价的生物质原料比例的提升不仅能够提高木塑复合材料的环保性,还能带来显著的经济效益。接着,本论文以可生物降解塑料聚乳酸(PLA)为基体与三种纸浆和微晶纤维素(MCC)制备了复合材料。讨论了不同原料、硅烷偶联剂和环氧大豆油增塑剂对于复合材料的性能影响。结果表明,未经任何改性处理的纸浆纤维和MCC在PLA基体中几乎没有起到增强效果,在30%纸浆添加量条件下,除拉伸模量提升至3.5 GPa左右外,各纸浆/PLA复合材料的力学性能与PLA相比有不同程度的下降,MCC直接加入PLA后材料的机械强度下降程度比纸浆低;硅烷偶联剂处理后的机械浆/PLA复合材料的各方面强度反而比原来有所降低。但是本色浆/PLA和漂白浆/PLA复合材料的弯曲强度和冲击强度在硅烷偶联剂的作用下分别提升约27%和90%。硅烷偶联剂对本色浆/PLA、漂白浆/PLA复合材料既有改善界面结合的作用,又能起到增塑作用从而降低拉伸性能并提高冲击强度。但是硅烷偶联剂对MCC/PLA复合材料性能的提升仍然不明显;相比之下,原料的形态与物化特性对复合材料的影响更明显;环氧大豆油能够明显改善MCC/PLA复合材料的脆性,但同时强度也会相应降低。在硅烷偶联剂的作用下,PLA中加入纸浆纤维能够起到一定的增强作用,同时还可以降低PLA复合材料的生产成本。最后,基于HDPE在木塑复合材料中的重要地位以及机械浆在HDPE基体中的优异表现,本文以甘蔗渣和空果串为原料,用蒸汽作为预处理手段制备了木塑复合材料用的机械浆。探讨了磨浆工艺对浆料的纤维形态影响。对机械浆的研究发现,蒸汽预处理热磨机械浆的制备方法对于甘蔗渣和空果串都具有较好的分散单根纤维作用。获得的甘蔗渣机械浆和空果串机械浆的纤维长度分别是514μm和571μm,与甘蔗渣本色浆(576μm)相差不大,长径比分别是17.8和29.3。但是由于甘蔗渣原料尺寸的大小不一,甘蔗渣机械浆中的细小纤维含量(67.3%)和纤维宽度(28.8μm)比空果串机械浆(48.3%,19.5μm)高很多。为了获得更高质量的木塑复合材料用机械浆纤维,应该对甘蔗渣进行除髓并在第一段磨浆中选用粗磨效应更强的磨盘。