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聚芳醚酮（PAEK）具有优良的耐热性能以及力学性能。磺化后可用来制备质子交换膜（PEM）。磺化度较高的聚芳醚酮可以制备高质子传导率的PEM,而过高的磺化度会导致膜的力学性能以及尺寸稳定性下降。纳米晶纤维素（NCC）具有聚合度高、模量高、亲水性强、力学强度大等诸多优点。将NCC与聚芳醚酮复合,可制造出高性能纳米复合质子交换膜。本研究首先通过分子结构设计,制备磺化聚芳醚酮共聚物,其次对微米纤维素采用酸水解的方法制备NCC。我们将其分散到磺化聚芳醚酮中,希望制备综合性能优异的纳米复合膜材料。本论文首先以对苯二酚、4,4-二（9-羟苯基）芴和4,4’-二氟三苯二酮为原料制备了含芴聚芳醚酮（FPAEK）共聚物,采用后磺化法制备了磺化含芴聚芳醚酮（SFPAEK）。运用溶液流延法制备了不同NCC含量的复合质子交换膜。高磺酸基密度的含芴链段可以使质子交换膜表现出优异的质子传输性能,而刚性的对苯二酚链段可以使复合膜表现出良好的力学性能。NCC表面的-OH与-SO3H可以与聚合物高分子链上的-SO3H通过氢键作用形成物理交联网络,氢键网络的存在有助于提高质子交换膜的力学性能和质子传导率。100oC条件下,SFPAEK/NCC-4的质子传导率为0.234 S cm-1,拉伸强度为27.6 MPa。为了进一步提高复合膜的质子传导率,本研究将带有疏水基团的4,4’-（六氟异丙基）二酚引入聚合物,与4,4-二（9-羟苯基）芴与4,4’-二氟三苯二酮共聚,用后磺化方法制备了两个系列的共聚物。亲疏水链段的巧妙设计使聚合物形成了微相分离结构,这将有助于质子传输通道的形成,进而使质子传导性能有所改善。SFPEEKK-60/NCC-4（60指SFPEEKK单体单元中含芴链段的摩尔百分数,4指复合膜中NCC的质量百分数）在90 oC时质子传导率为0.245 S cm-1,与SFPEEKK-60相比高出61.2%。为了进一步改善聚合物与NCC的界面效应,提高复合膜的综合性能,本研究在磺化聚芳醚酮高分子链段中引入了羧基,与NCC表面的羟基进行酯化交联反应,制备了共价交联复合膜材料。我们可以从COOH-10/NCC-5和C/COOH-10/NCC-5的TEM照片中,看到亲疏水域的相分离结构。通过NCC表面的-OH与高分子链上的-COOH的酯化反应而设计的共价复合膜表现出了优异的力学性能、质子传导率及热稳定性,具有良好的应用前景。采用本方法制备的纳米晶纤维素增强的磺化聚芳醚酮纳米复合膜材料具有优异的综合性能,有望应用于燃料电池中。