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通过添加纳米材料制备聚合物纳米复合材料是一种有效提高聚合物基体性能的途径。纳米材料自身的形状、尺寸和表面性质会影响其与聚合物基体之间的界面相互作用，进而影响其在聚合物基体中的分散及增强效果。本文重点研究了结晶聚合物与纳米材料间存在的非共价相互作用，如氢键作用、空间限制作用和附生结晶作用等对聚合物基体结晶行为与力学性能的影响。首先研究了一维线状纳米材料甲壳素纳米纤维(CNF)与聚（3-羟基丁酸-3-羟基戊酸）酯（PHBV）之间的氢键作用对PHBV结晶性能与力学性能的影响。在此基础上进一步研究了二维层状纳米材料石墨烯与PHBV分子链间的空间限制作用对聚合物基体热、力学性能的影响。由于PHBV分子链呈螺旋构象，为了更好的理解层状纳米材料与聚合物分子链间的相互作用，选用了具有平面锯齿构象的聚己内酯(PCL)作为聚合物基体制备得到PCL/石墨烯纳米复合材料，系统研究了具有不同表面性质的石墨烯与PCL分子链间的微观相互作用，如空间限制作用与附生结晶作用等对PCL基体的结晶和取向性能的影响，进而阐述了聚合物基体与纳米粒子间的非共价相互作用对复合材料宏观力学性能的增强机理。采用透射电子显微镜、X射线光电子能谱、示差量热扫描仪、热台偏光显微镜、广角X射线衍射、小角X射线散射、力学性能测试等表征方法从不同方面研究了聚合物基体与纳米材料之间的非共价相互作用对聚合物基体结构与性能的影响。主要研究结果如下: 1.首先通过酸解法和乙酰化改性制备了具有不同表面极性的一维线状纳米材料甲壳素纳米纤维(CNF)，并通过溶液浇铸法制备了PHBV/CNF纳米复合薄膜。研究发现，CNF表面存在的大量羟基会与PHBV分子链中的极性基团形成氢键作用，降低PHBV分子链的运动能力。通过乙酰化反应可以大幅减少CNF表面的羟基含量，结果显示乙酰化反应只是在CNF的表面发生，并且不会影响CNF的纳米纤维形貌与内部晶体结构。经过乙酰化改性后CNF表面亲水性降低疏水性提高，这会减弱CNF彼此间氢键作用进而降低其与PHBV基体间的氢键作用。改性后的CNF可以促进PHBV基体的结晶，同时在PHBV纳米复合材料中有更好的增强效果。 2.通过化学氧化-高温热还原法制备了能够在氯仿中稳定分散的热还原石墨烯(RGO)，然后通过溶液浇铸法制备了PHBV/RGO纳米复合薄膜。研究发现能够在氯仿中稳定分散的RGO在PHBV基体中也有比较好的分散效果。二维层状纳米材料RGO对PHBV基体结晶行为的影响具有双重效果:首先纳米RGO可以作为异相成核剂促进PHBV的成核结晶，同时RGO的二维层状结构还会降低PHBV分子链的运动能力进而抑制PHBV的晶体生长。具有高导电、高强度性能的RGO既可以作为自由基捕捉剂提高PHBV基体的热稳定性，又可以作为纳米增强材料提升PHBV基体的力学性能。 3.以具有平面锯齿分子链构象的聚己内酯(PCL)为模型聚合物，研究了二维层状纳米材料RGO在熔体和稀溶液中诱导PCL附生结晶现象。由于存在晶格匹配关系，PCL分子链可以吸附排列在RGO表面并最终形成较厚的edge-on片晶。附生结晶作用可以提高PCL基体与RGO表面的结合力，由此形成的物理铆合作用能改善聚合物与纳米材料的界面相互作用，从而提高复合材料的力学性能。作为参照的氧化石墨烯(GO)，即使与PCL晶体间也存在晶格匹配关系，但是其表面含有的大量极性基团限制了PCL分子链在其表面的附生结晶。 4.以PCL为聚合物基体，研究了注塑成型过程中二维层状纳米材料对聚合物基体结晶与取向的影响。研究发现RGO可以作为异相成核剂有效的提高PCL基体的成核密度和结晶度，同时由于存在附生结晶与空间限制双重作用，RGO的加入可以吸附PCL分子链沿其表面排列，从而抑制PCL分子链的松弛过程，得到具有取向结构的注塑样条。氧化石墨烯(GO)由于不能诱导PCL发生附生结晶现象，所以不会对样品的晶体取向造成影响，但是具有二维层状结构的GO能够抑制PCL分子链的运动和结晶能力，这也会延长PCL分子链的松弛时间从而得到低取向的样条。