芳纶纤维是高性能合成纤维之一,具有轻质、高强、高模量、阻燃和绝缘等优异性能,利用芳纶纤维制备出的宏观材料应用极为广泛。芳纶纳米纤维（ANF）薄膜具有高强度,高绝缘,耐高温等性能,相比于芳纶纸,其综合性能更优异,可用于高温防护和电器绝缘保护等领域。然而,由于ANF自身具有高取向、高结晶度和高模量,导致ANF薄膜韧性较低,且韧性提升的同时往往造成强度的降低。因此,对ANF薄膜进行协同强韧化十分重要。本课题受贝壳珍珠层的组成启发,以对位芳纶纤维为原料,采用碱溶法制备ANF,将其作为仿贝壳珍珠层的硬质相,引入具有极性和多官能团的柔性聚合物作为软质相,改善了 ANF薄膜内部的界面相互作用,实现了 ANF薄膜的增强增韧,并深入分析了其强韧化机制。主要研究内容如下:首先,选择超高粘附性、多官能团的聚多巴胺（PDA）作为软质相,ANF作为硬质相,基于PDA对基体表面的选择性和ANF的低活性,对ANF进行羧基化改性。采用NaOH水解处理得到羧基化的ANF（cANF）,随后与PDA复合,经过真空辅助抽滤组装成cANF/PDA薄膜。研究表明:当NaOH水溶液的浓度为2.5 wt.%时,PDA的添加量为17 wt.%时,cANF/PDA复合薄膜具有最高的拉伸强度、断裂伸长率和韧度,分别为244 MPa、21%和32 MJ·m-3,相比于纯ANF薄膜分别提升了 29%,98%和130%。当PDA添加量相同时,cANF/PDA复合薄膜的力学性能明显高于ANF/PDA,这表明PDA与cANF之间的共价交联、π-π堆积以及形成的致密化层状结构对于复合薄膜的力学性能具有重要作用,cANF/PDA复合薄膜在拉伸过程中能够有效的传递应力。此外,与纯ANF薄膜相似,cANF/PDA复合薄膜也表现出较好的亲水性和热稳定性。然后,为避免上述羧基化改性引起的ANF结构损伤,将低成本、多羟基的聚乙烯醇（PVA）与ANF原位复合,在PVA/DMSO（二甲基亚砜）/KOH/水体系下使芳纶纤维纳米化,直接制备出ANF/PVA复合分散液,通过真空辅助抽滤组装成具有致密化层状结构的ANF/PVA复合薄膜。研究表明:当PVA的添加量为33 wt.%时,ANF/PVA复合薄膜的拉伸强度高达283 MPa,相比于纯的ANF薄膜增强了 57%;其断裂伸长率和韧度分别为17%和32 MJ·m-3,相比纯ANF薄膜,分别提高了 65%和152%。当PVA添加量为50 wt.%时,其强度仍能维持在162MPa,断裂伸长率为31%,韧度为35 MJ·m3,分别是纯ANF薄膜的2.96倍和2.75倍。上述结果归因于原位复合方法,使ANF与PVA之间产生大量纤维桥接和较强的氢键相互作用,形成了致密化层状结构。与此同时,PVA的引入可以在不降低薄膜紫外屏蔽性能的前提下提高可见光区的透明度。此外,薄膜还具有亲水性、较好的绝缘性能、耐高低温和耐酸碱性能,可用于极端环境中。最后,选择海藻酸钠（SA）与ANF原位复合,引入多重氢键分子间作用力。采用SA水溶液/KOH/DMSO裂解芳纶纤维,制备了ANF/SA复合分散液,并通过真空辅助抽滤组装为ANF/SA复合薄膜。研究表明:所得ANF/SA复合薄膜的综合力学性能均优于纯的ANF薄膜。当SA添加量为5 wt.%时,薄膜具有最大的拉伸强度、断裂伸长率和韧度,分别为308 MPa、22%和42 MJ·m-3,与纯ANF薄膜相比,分别提升了 63%、212%和416%。ANF/SA薄膜较强的力学性能源于薄膜内部优化的氢键相互作用,赋予了薄膜致密化的层状结构,进一步提升了强度和韧性。此外,ANF/SA复合薄膜还具有优异的绝缘性能,特征击穿强度高达72 kV·mm-1,相比于纯的ANF薄膜提升了38%,且SA的引入保持了 ANF薄膜的热稳定性,亲水性以及自熄性。