聚氨酯上浆剂处理PBO纤维复合材料的界面性能

为了提高聚对苯撑苯并二噁唑(poly-p-phenylenebenzobisoxazole,PBO)纤维/环氧树脂复合材料的界面性能,采用γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)改性水性聚氨酯得到上浆剂,然后对酸化后的PBO纤维进行表面涂覆处理。采用XPS和EDS分析PBO纤维表面的化学组成,利用SEM研究PBO纤维表面及其复合材料撕裂面的形貌,并对PBO纤维的单丝及复合材料的力学性能进行分析。结果表明:经过上浆剂包覆的PBO纤维表面活性基团明显增多,表面O/C(原子比)由0.16提升至0.25,上浆剂能有效修复纤维表面的缺陷;通过调控纤维表面上浆剂含量和结构,可使PBO纤维/环氧树脂单向复合材料的层间剪切强度提高到41.3 MPa,拉伸强度增加到1.70 GPa,相较于未处理的复合材料分别提高了44.9%和15.6%。

表面构建聚多巴胺制备抗紫外线PBO纤维

基于聚对苯撑苯并双噁唑(PBO)纤维分子链中噁唑五元环不稳定,紫外光辐射下噁唑环发生开环,大分子发生断裂,导致力学性能急剧下降的问题,通过PBO纤维表面涂覆聚多巴胺(PDA)分子链的方法,合成了耐紫外PBOPDA改性纤维。采用扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱、广角X射线散射等分析手段研究了表面涂覆对PBO纤维表观形貌、超分子结构、微纳结构及抗紫外老化性能影响。结果表明:经过288 h紫外光辐射,PBO纤维分子链中产生酰胺基团,结晶峰的位置较老化前相对向右移动,结晶区的微小晶体发生相对滑移,结晶度、晶面取向度降低,结晶区出现解取向,原纤间微孔的直径、长度增大,纤维表面出现多条平行排列细长条纹,纤维力学强度急剧下降;而改性PBO-PDA纤维氮气氛围下热分解温度为693.6℃,仍具有良好的热分解稳定性,经紫外老化288 h后的PBO-PDA纤维具有较好抗紫外线能力,表层PDA分子链可有效阻隔紫外光对内部PBO纤维的破坏,纤维结晶度改变较小,纤维内部微孔直径长度增大幅度较小,分子结构没有额外基团产生,拉伸强度仍为1.55 GPa,拉伸强度保留率为37.26%。

耐紫外老化PBO纤维改性技术研究进展

聚对苯撑苯并双唑(PBO)纤维是继Kevlar纤维之后的新一代高性能有机纤维,具有高强度、高模量、高耐热性和高阻燃性等优点。但紫外光照射下PBO纤维机械强度急剧下降,制约了其进一步应用和发展。概述了PBO纤维的合成方法,通过PBO纤维晶体结构与分子链结构分析,阐述了紫外老化降解机理,综述了近年来表面涂覆法、化学共聚法以及新型配位键改性法的研究进展,对比分析了3种PBO纤维改性方法的优缺点,并展望了其未来发展方向。

PBO纤维纸基复合材料的热老化及高温力学性能研究

本研究采用湿法成形技术制备了聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)纸,将其浸渍聚酰亚胺(PI)树脂后,得到PBO纤维纸基复合材料(PBO/PI),随后对PBO/PI进行300℃的老化,并在300℃下测试了其拉伸性能。将PBO/PI与模拟蜂窝格壁的间位芳纶浸渍纸(PMIA/PI)进行对比,分析了老化和高温对PBO/PI和PMIA/PI力学性能的影响。结果表明,在300℃的高温老化下,由于材料微裂纹的产生及扩展,二者拉伸强度均呈下降趋势,但老化前后PBO/PI的强度均比PMIA/PI更强。动态力学性能显示,老化前后PBO/PI的储能模量大于PMIA/PI的储能模量,说明PBO/PI的刚性比PMIA/PI大,在高温下仍不易发生变形。在300℃的高温拉伸测试下,PBO/PI的拉伸强度和保持率均比PMIA/PI要高。PBO/PI在常温及300℃高温下的力学性能均优于PMIA/PI,PBO纤维制备的复合材料可用于需要高的抗变形和热稳定性的承重结构和蜂窝部件中。

PBO纤维表面特性对酚醛复合材料拉伸性能的影响

复合材料良好的界面结合可使增强纤维发挥最大的承载作用,良好的纤维表面性能有助于纤维性能转化率的提高,从而有利于其力学性能。为研究国产聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)纤维表面特性对酚醛基复合材料拉伸性能的影响,采用扫描电子显微镜、原子力显微镜和接触角测量仪分析了三种国产高模型PBO纤维的表面特性,并计算其纤维强度转化率。研究发现,PBO纤维的表面粗糙度和沟槽等对复合材料的界面性能及纤维强度转化率具有显著影响。结果表明:三种国产PBO纤维表面均有明显的黏附物和纤维向沟槽,表面杂质少、沟槽较多,表面粗糙度最大、表面自由能最高的PBO-A纤维强度转化率最高,PBO纤维的强度转化率(40%~50%)远低于碳纤维的强度转化率(70%~90%),其与树脂的工艺匹配性有待进一步提高。

PBO纤维/间位芳纶混纺水刺非织造布的热防护性能

设计制备了3组不同混纺比的聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)纤维/间位芳纶混纺水刺非织造布隔热层面料,PBO纤维与间位芳纶的质量比分别为10/90、20/80和30/70。将制备的PBO纤维/间位芳纶混纺水刺非织造布与市售常规芳纶隔热水刺非织造布(对位芳纶与间位芳纶质量比为20/80)进行性能测试对比,探究不同混纺比PBO纤维/间位芳纶混纺水刺非织造布的热防护性能和应用潜力。研究结果表明:3组PBO纤维/间位芳纶混纺水刺非织造布均表现出优异的热防护效果,没有因PBO纤维的高导热率而降低灭火服组合的热防护性能,其中,PBO纤维与间位芳纶混纺比为20/80时,混纺水刺非织造布的热防护性能最佳。

PBO纤维增强复合泡沫绝缘材料的制备及性能研究

为了提高支柱复合绝缘子芯体用复合泡沫材料的强度,使用聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)纤维增强复合泡沫材料,通过研究不同含量PBO纤维对复合泡沫材料热学、力学和绝缘性能的影响,确定适合于内绝缘应用的纤维含量。结果表明:PBO纤维的加入赋予了复合泡沫材料抵抗冲击破坏的能力,当PBO纤维质量分数为0.4%时,复合泡沫材料落锤冲击试验吸收的能量达到最高;PBO纤维的加入能够降低材料的热膨胀率,提升热稳定性,降低潜在的热应力风险,且对复合泡沫材料的内绝缘性能影响不大。

污泥燃烧中H_(2)O、SO_(2)和CO_(2)对PbO在CaO表面吸附的影响

采用密度泛函理论研究了污泥燃烧过程中烟气组分对PbO在CaO(001)表面吸附的影响。计算结果表明,CaO(001)表面的O顶位是PbO、H_(2)O、SO_(2)和CO_(2)分子吸附的活性位点。H_(2)O、SO_(2)和CO_(2)分子的存在分别使PbO分子在CaO(001)表面的吸附能较洁净表面增大了71.42、19.589和46.431 kJ/mol。H_(2)O分子在吸附过程中形成的OH基团和局部Ca(OH)_(2)表面结构有利于PbO分子的吸附。SO_(2)分子中的O_(S)原子和CaO(001)表面的O_(surf)原子的态密度轨道均与Pb原子轨道产生重叠,使得PbO分子在表面的吸附更加稳定。CO_(2)分子预吸附在CaO(001)表面形成的CO_(3)基团对PbO分子存在强吸附作用,使得PbO分子更稳定的吸附在CaO(001)表面。

不同浓度PBO对‘美早’大樱桃生长发育及品质的影响

以5年生‘美早’大樱桃为试材,研究不同浓度PBO对‘美早’大樱桃生长发育及品质的影响,测定‘美早’大樱桃新梢长度、新梢粗度、单果质量、单株产量、果形指数、可溶性固形物含量以及含酸量。结果表明:PBO浓度为400倍液时,对‘美早’大樱桃的生长与结果影响最显著,新梢长度为96.87 cm,新梢粗度为1.1 cm,单果质量为14.00 g,单株产量为19.75 kg,果形指数为0.90,可溶性固形物含量为16.91%,含酸量为0.56%。在此PBO浓度下,‘美早’大樱桃果实大而饱满、色泽鲜艳、口感佳,最具有商品价值。该研究可为吉林地区‘美早’大樱桃的生产提供参考。

原纤化PBO纤维耐高温复合隔膜的制备

隔膜对锂离子电池安全性能有着重要影响。为了提高隔膜的耐热性能,采用湿法成型技术,使用聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)原纤化纤维和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)无纺布作为原料,制备了一种耐高温的双层复合隔膜(PET/PBO)。差示扫描量热法(DSC)和热尺寸收缩实验证明,PET/PBO复合膜与商用PP隔膜Celgard 2500相比具有更出色的热稳定性,225℃下尺寸收缩仅2.5%;湿法成型工艺又赋予隔膜更高的孔隙率,可达70%;PBO面与电解液接触角仅为14°,具有良好的电解液浸润性;充放电实验证明,PET/PBO隔膜组装的电池有着良好的循坏和倍率性能。表明该复合膜是高性能锂离子电池隔膜的理想候选者。

PBO纤维湿法非织造材料热压工艺

为了提高PBO纤维湿法成型纤网的力学性能,采用热压工艺对其进行加固增强,利用Box-Behnken响应面法以热压温度、热压压力和热压时间3个因素为自变量,以PBO纤维湿法非织造材料断裂强力为响应值,建立响应面模型。结果表明,建立的响应面模型极其显著,并且拟合性好,能较好地预测PBO纤维湿法非织造材料断裂强力,并得出影响PBO纤维湿法非织造材料断裂强力的因素依次为热压压力>热压温度>热压时间。热压的最佳工艺参数为热压温度245.6℃,热压压力8.4 MPa,热压时间9.3 min,在此工艺参数下所得到的PBO纤维湿法非织造材料断裂强力平均值为393.9 N。

提高PBO纤维分散性能的研究

为提高聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)纤维在悬浮液中的分散性能继而提高湿法成网的均匀性,首先采用偶联剂对PBO纤维进行表面改性,以施加的偶联剂质量分数、改性时间和改性温度进行三因素三水平正交分析,得到PBO纤维预处理的最佳工艺参数为偶联剂质量分数30%、改性时间12 h、改性温度40℃;然后探讨了分散剂聚氧化乙烯(PEO)质量分数、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)质量分数及pH值对预处理后的PBO纤维悬浮液分散性能的影响,通过正交试验,得到最佳工艺参数为PEO质量分数0.010%、CTAB质量分数0.013%、pH值5。

保存环境对PBO纤维结构与性能的影响

首先,对市售Zylon-AS、Zylon-HM和国产PBO-AS、PBO-HM纤维的力学性能进行了对比分析。其次,研究了在不同存储条件下保存时间对聚对苯撑苯并二唑(PBO)纤维力学性能的影响,包括:在含水和烘干条件下保存时间对PBO-AS纤维浸胶丝力学性能的影响;PBO-AS、PBO-HM和PBO-AS-PB纤维浸胶丝在自然光照和避光保存条件下力学性能随保存时间的变化。结果表明:国产PBO纤维的力学性能已达到市售东洋纺同类产品水平;在烘干条件下保存的PBO-AS纤维浸胶丝的强度保持率较含水条件下保存的明显提高,最高提高12%;通过原位聚合改性引入抗紫外剂的PBOAS-PB纤维,经17280 h光照后的强度保持率为54.28%,明显高于未改性的PBO-AS和PBO-HM纤维(强度保持率分别为29.34%和37.34%)。

PBO纤维表面等离子改性及界面性能

采用氩气等离子体结合偶联剂技术对聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)纤维进行表面改性,用SEM,XPS和液滴形状法对改性前后纤维表面的形态结构、组成和与水的接触角进行表征,通过单丝拔出试验检测改性前后PBO纤维与环氧树脂基体的界面剪切强度.结果表明,PBO纤维经改性后,其表面亲水性和与环氧树脂的界面剪切强度都有了很大的提高.在偶联剂含量为2%(质量分数),氩气等离子处理条件为2m in,30W和50Pa时,PBO纤维与水的接触角从原丝的大于90°下降到54.5;°相应的界面剪切强度比PBO原丝提高了78%,高达10.44MPa,而且改性后PBO纤维与环氧树脂的界面剪切强度的衰减效应不明显,与水的浸润性也基本不随时间退化.

CNTs/PBO复合材料的合成及性能

利用原位液晶聚合制备了碳纳米管 (CNTs) /PBO复合材料 ,并利用取样对比分析、热重分析和纤维的强力测定对原位液晶聚合及材料的耐热和拉伸性能进行了研究。与同等条件下PBO控制聚合取样对比分析表明 :碳纳米管表面活性基团会影响聚合 ,减少碳纳米管的加入量或推迟其加入的时间可以改善CNTs/PBO原位聚合状况。研究表明 :CNTs/PBO复合材料保持了PBO的优异耐高温性能。纤维拉伸性能与同条件下PBO纤维相比提高 4 0 %～ 70 %。

PBO纤维及其表面改性技术的研究进展

本文对聚对苯撑苯并二唑纤维(PBO纤维)的结构、制备、性能及应用等方面作了详细介绍。综述了近几年来国内外对PBO纤维表面改性研究的进展情况。

β-PbO_2纳米棒及Pb_3O_4纳米晶的制备与表征

利用 Na Cl O在碱性溶液中与 Pb(Ac) 2 进行氧化反应直接合成出直径为 1 0～ 2 0 nm、长度为 40 0 nm、长径比达 2 0以上的纯相 β-Pb O2 纳米棒 .对所得 β-Pb O2 在 42 0℃下进行热解 ,得到晶粒尺寸为 2 0 nm左右的 Pb3O4 .对液相氧化反应的温度、时间、氧化剂浓度、p H等因素的影响进行了详细研究 ,获得了最佳合成反应条件 .所得产物利用粉末 X射线衍射和透射电子显微镜分析进行了表征 .

PBO纤维的紫外光老化及防老化研究

研究了PBO纤维的紫外光老化行为,并对PBO纤维的防光老化做了初步的研究。研究首次发现,PBO纤维的光降解过程可分为物理和化学2个阶段。物理阶段主要表现为纤维皮层结构缺陷的产生和发展,纤维强度缓慢下降;化学阶段表现为PBO大分子链的化学断链,纤维皮层和结晶结构遭到严重的破坏,纤维强度快速降低。另外,通过调整PBO纤维内部结构,使用纳米粒子涂层及光稳定剂,对提高PBO纤维的光稳定性进行了初步研究,发现调整PBO纤维纺丝过程可改善PBO纤维结构、提高纤维的耐光老化性能;而使用纳米粒子涂层和采用紫外光吸收剂,纤维耐光老化性也有一定程度提高。

PBO纤维及复合材料研究进展

介绍了聚对苯撑苯并二恶唑(PBO)纤维国内外研究概况,综述了PBO纤维复合材料的研究概况及应用领域,并对今后PBO纤维复合材料的发展做出展望。

PBO纤维表面分析与表面偶联剂处理

通过热重分析及红外光谱分析技术对PBO纤维表面涂层及含量进行了研究分析。通过单丝拔出实验研究了偶联剂浓度与单丝拔出强度的关系。结果表明 ,纤维表面涂层是由几种有机物组成的混合物 ;用偶联剂表面处理后 ,纤维单丝拔出强度得到了提高 ,其中用KH5 6 0处理后的强度要比经KH5 5 0 ,KH5 70 ,KH5 90处理的强度高 ,提高率最高可达 5 9%。