1、作為繼尼龍-6的改革之后，美國(guó)杜邦公司再次研制推出的高性能芳綸纖維，凱夫拉因其高強(qiáng)度、良好的熱穩(wěn)定性而受到人們的重視。但是由于凱夫拉與基體聚合物之間的界面作用力弱，限制了凱夫拉在復(fù)合材料方面的應(yīng)用。基于納米材料的特殊性，納米級(jí)凱夫拉纖維有望給復(fù)合材料帶來(lái)優(yōu)異的機(jī)械性能和光學(xué)性能。這種新穎的芳綸納米模塊的出現(xiàn),在新型高性能聚合物納米復(fù)合材料工程方面有巨大潛力。
　　本文采用在強(qiáng)堿性溶劑中對(duì)酰胺基團(tuán)去質(zhì)子化的方法將宏觀凱夫拉分散成凱夫

2、拉納米纖維，并用抽濾法得到了凱夫拉納米纖維薄膜。經(jīng)表征，分散成納米尺寸后，凱夫拉的結(jié)構(gòu)未受到破壞，長(zhǎng)度為5-10μm，直徑約10-20nm。凱夫拉納米薄膜的斷裂強(qiáng)度達(dá)180MPa，楊氏模量為14GPa。
　　聚氨酯材料因其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)以及優(yōu)良的性能一直是研究的熱點(diǎn)，水性聚氨酯材料具有成本低、無(wú)污染、柔韌性好等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用前景很廣。但是水性聚氨酯材料強(qiáng)度不高，耐熱性不好，極大的限制了其應(yīng)用。傳統(tǒng)填充物的加入通常對(duì)聚氨酯的性能提升不明顯，

3、凱夫拉納米纖維代表了最有希望的的高性能納米復(fù)合材料的建筑模塊之一。在我們的實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)采用層層自組裝和真空輔助絮凝兩種方法，水性聚氨酯的力學(xué)性能被凱夫拉納米纖維得到了增強(qiáng)。得到了楊氏模量5.275GPa和斷裂強(qiáng)度98.02MPa的薄膜，在已知的被報(bào)道的聚氨酯基復(fù)合材料中達(dá)到了最高。我們把這種增強(qiáng)歸結(jié)于凱夫拉和聚氨酯分子結(jié)構(gòu)的相似性，這種相似性通過(guò)多種界面作用力保證了凱夫拉與聚氨酯之間高度的親和性。通過(guò)模擬發(fā)現(xiàn)多種氫鍵的形成歸結(jié)于兩種組分

4、的酰胺基團(tuán)具有合適的空間。與真空輔助絮凝薄膜相比，層層自組裝薄膜能夠更好地實(shí)現(xiàn)負(fù)載轉(zhuǎn)移，因此得到了更高的斷裂強(qiáng)度和楊氏模量。真空輔助絮凝方法在低凱夫拉含量時(shí)能很好地增強(qiáng)斷裂強(qiáng)度。
　　之后，本文又探索了將凱夫拉與黏土同時(shí)作為填料與聚氨酯復(fù)合，用層層組裝方法制備了凱夫拉/聚氨酯/黏土納米復(fù)合材料，測(cè)試后發(fā)現(xiàn)，凱夫拉與黏土的協(xié)調(diào)作用在很大程度上提升了復(fù)合薄膜的力學(xué)、熱學(xué)、阻燃等性能。
　　本項(xiàng)研究工作不僅實(shí)現(xiàn)了在復(fù)合材料方面一個(gè)