碳纳米管具有优异的机械性能,自其首次被发现以来,人们一直探索将其用于制备纳米复合材料.传统的思路是从提高增强相的分散性及与基体材料的界面作用角度入手,但受制于基体材料本身力学性能,增强效果相对有限,力学强度仅在数十MPa,限制了其在结构材料的应用.对位芳纶(PPTA)作为一种高性能高分子材料,具有优异的机械性能,通过制备对位芳纶合适的分散体系并与碳纳米管进行复合,利用强强联合的效应,有望制备新一代高性能复合材料.利用在二甲基亚砜溶剂存在的条件下,芳纶纤维与氢氧化钾进行去质子化反应,本课题组制备了稳定存在的纳米级芳纶纤维分散体系.碳纳米管与芳纶纳米纤维均是一维纳米材料,彼此之间能够形成强烈的π键共轭作用,优化碳纳米管的分散性,并形成较强的界面作用.将不同比例的芳纶聚阴离子溶液与多壁碳纳米管的分散液混合,磁力搅拌2h后再超声处理30min,得到均一的混合溶液.以合适的速率向混合溶液中滴加去离子水,芳纶聚阴离子进行再质子化反应形成凝胶体系,抽滤制备PPTA-MWNT复合膜,经过高温真空干燥处理后进行相关力学性能表征.复合材料的力学性能极大依赖于碳纳米管的含量.在一定范围内,随着碳纳米管添加量的增加,复合材料的机械性能显著增加,并在碳纳米管质量分数含量2 ％左右达到最优.其中,断裂强度从纯芳纶薄膜的212MPa提升至382MPa,增加80.2 ％;断裂延伸率从3.01 ％提升至4.76 ％,增加58.1 ％.但随着其含量进一步增加,碳纳米管之间产生大量的团簇体,增强效果弱化,复合材料的机械性能呈现下降趋势.碳纳米管相互交联形成的网络结构贯穿不同的芳纶基体层状结构,大大增强了层与层之间的相互作用力,阻碍了层状结构在拉伸应力作用下的滑移,起到机械互锁的作用,并与芳纶基体共同承担应力,起到良好的机械增强作用.同时,碳纳米管的加入增大了芳纶基体的结晶度,诱导(200)晶面的形成,说明碳纳米管可以作为形核剂,促使芳纶在其表面结晶,形成了芳纶基体的有序结晶区,增强了基体与碳纳米管之间的界面作用力,使得应力及时从芳纶基体传至碳纳米管,碳纳米管的加入显著提高了复合材料的力学性能.但在高碳纳米管添加量条件下,碳纳米管之间形成团簇结构在拉伸应力作用下,在其周围发生应力集中现象,成为裂纹扩展源,弱化了碳纳米管的增强效果.