聚对亚苯基苯并二噁唑(PBO)纤维的环境老化及防老化研究进展

综述了国内外聚对亚苯基苯并二噁唑(PBO)纤维老化的最新研究进展。重点介绍了国外研究PBO纤维水热老化和光照老化过程的方法以及对老化机理的推测和分析,指出通过改进纺丝工艺,完善纤维的结构以提高抗溶胀性能,选用合理的抗光氧化试剂以及对纤维进行化学改性,对纤维进行必要的物理防护等,将是今后PBO纤维抗老化的研究方向。

聚对亚苯基苯并二噁唑(PBO)纤维的载体染色

选取四种常用于涤纶分散染色的载体,用于经多聚磷酸预处理PBO纤维分散染料高温高压染色,通过比较不同载体染色后纤维的染色深度(K/S值),发现邻苯二甲酰亚胺和苯甲酸苄酯在PBO纤维分散染色过程中具有显著的促染作用。研究了改变载体用量、染色温度、染色时间、染料用量对染色纤维K/S值和单纤拉伸强力的影响,测试了染色前后纤维的阻燃性能和色牢度。结果表明,载体染色法适用于PBO纤维的分散染色,其理想染色条件为:载体用量4 g/L,染色温度150℃,染色时间大于120 min。

聚1,4-(2,5-二羟基)亚苯基-2,6-苯并二咪唑纤维的制备

系统的研究了新型纤维聚1,4-(2,5-二羟基)亚苯基-2,6-苯并二咪唑(PDPB)树脂纤维的合成新工艺,考察了单体质量分数、PPA中P2O5质量分数、聚合温度和时间对PDPB的液晶聚合和纺丝性能的影响.结果表明:采用AA型单体1,2,4,5-四氨基苯(TAB.4HCl)与BB型单体2,5-二羟基对苯二甲酸(2,5-DHTA)在P2O5质量分数为85%、以两单体总质量分数为10%且等当比的条件下混缩聚制得的PDPB树脂的新工艺具有工艺简练、操作简单以及良好的经济性等特点,其树脂特性粘数达到13dL/g,得到PDPB初生单丝纤维的抗张强度为1.8GPa的,最大热分解温度高达665.12℃,空气中10%失重对应温度为508.3℃.

聚亚苯基苯并二噻唑纤维力学性能影响因素的研究

研究了聚亚苯基苯并二噻唑分子量、纺丝工艺、热处理温度、时间、负荷等工艺条件对纤维力学性能的影响。结果表明分子量３０，０００左右的ＰＢＺＴ纤维经５００～５５０℃、负荷４１０ＭＰａ、热处理１２ｓ，得到的纤维力学性能最优（抗张强度为２．２９ＧＰａ，模量近３．５０ＧＰａ）。纤维的直径越细、越均匀，力学性能越好。

聚对亚苯基苯并二噻唑纤维的开发与应用进展

本文介绍了聚对亚苯基苯并二噻唑的性能、制备、应用、现状与发展趋势。

聚对亚苯基苯并二口恶唑合成新路线及其制备新技术

为进一步提升聚对亚苯基苯并二口恶唑(PBO)材料的性价比并促进其工业化,研究了以4,6-二硝基间苯二酚为原料,先选择还原制得4-氨基-6-硝基间苯二酚盐酸盐,进而与对甲氧羰基苯甲酰氯进行缩环合获得苯并口恶唑化合物,再催化加氢合成AB型PBO新单体2-(对甲氧羰基苯基)-5-氨基-6-羟基苯并口恶唑(MAB),最后自缩聚反应制备PBO的新路线和新方法.结果表明该方法具有原料易得、反应条件缓和、中间体稳定等新技术优势.合成的PBO树脂总收率达64%、特性黏数η>10dl·g-1,新单体MAB的纯度>98%,具有稳定性优异和缩聚基团完全等当比等性质,以及均缩聚时间<20h和过程易操作等技术特点,均为4,6-二氨基间苯二酚(DAR)共缩聚路线所难以比拟的.其综合经济性优于三氯化苯经DAR共缩聚的工业化路线,有望发展成易于实施PBO产业化的一项新技术.

聚亚苯基苯并二噁唑缩聚反应动力学

以4,6-二氨基间苯二酚磷酸盐(DAR.2HP3O4)和对苯二甲酸(TA)为原料经非均相逐步缩聚反应制得聚亚苯基苯并二噁唑(PBO)。该反应可分为溶解控制(齐聚合)、反应动力学控制(预聚合)以及高分子链段扩散控制(后聚合)3个阶段。探讨了各阶段的反应过程,并对PBO预聚合反应动力学进行了研究。结果表明:其动力学符合不可逆二级反应机理,反应活化能为51.9 kJ/mol。

多壁碳纳米管/聚亚苯基苯并二噁唑复合材料的微结构与性能

以甲基磺酸(MSA)为溶剂通过溶液共混法制备了不同多壁碳纳米管(MWNTs)含量的多壁碳纳米管/聚亚苯基苯并二噁唑(MWNTs/PBO)复合材料,用扫描电镜(SEM)对热处理前后复合材料的微结构进行了分析,并对其导电、力学和耐热性能进行了研究。结果表明:MWNTs能均匀地分散在聚合物基体中,并能形成一定的网络结构,热处理后的复合材料较热处理前的结构更致密,导电性能和力学性能都有所改善,其中MWNTs质量分数为10%的热处理后复合材料与纯PBO聚合物相比,体积电阻率降低约9个数量级,而拉伸强度和拉伸模量分别提高了95%和53%,耐热性能也有一定的提高。

聚亚苯基苯并二噁唑在双螺杆挤出机中的后聚合反应动力学

通过正交分析的实验方法,考察了在螺杆挤出机中反应温度、螺杆转速、反应时间对聚亚苯基苯并二噁唑(PBO)后聚合反应速率的影响。结果显示:在3个影响因素中,温度影响最大,其次是反应时间,转速影响最小。并研究了PBO后聚合反应动力学,发现PBO双螺杆挤出机后聚合反应为扩散速率控制过程,其动力学符合不可逆二级化学反应机理。随着缩聚温度的增加,反应速率增加,反应温度从160℃提高到190℃,反应速率常数可提高4倍,测得反应活化能为84.4 kJ/mol。

钛酸钡改性碳纳米管/聚亚苯基苯并二噁唑三元复合材料的制备

首先通过热溶剂法用钛酸钡(BaTiO3)对多壁碳纳米管(MWNT)进行改性,然后通过原位聚合法与亚甲基苯并二恶唑(PBO)进行复合,得到三元复合材料BaTiO3/MWNT/PBO,通过红外(FTIR)、XRD、TEM、热重等测试方法对样品进行表征,复合材料结构明确性能稳定,有望应用于结构型隐身材料领域。

可溶性聚酰亚胺涂覆PBO纤维的抗紫外老化性能

设计合成了一种可溶性聚酰亚胺(SPI),考察了其溶解性能和紫外阻隔性能.将SPI涂覆于聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)纤维表面,并对纤维的力学性能及抗紫外老化性能进行分析,考察了其拉伸强度和特性黏度在紫外老化过程中的变化.研究结果表明,涂覆SPI后PBO纤维力学性能提高,抗紫外老化性能得到明显改善.

苯并二噁唑系列聚合物的合成及其光电性能的研究

以4,6-二氨基-1,3-苯二酚盐酸盐为原料,分别与对苯二甲酸、1,4-萘二甲酸、2,6-萘二甲酸、2,5-噻吩二甲酸、4,4’-(1,2-二苯基乙烯)二甲酸、反丁烯二甲酸在多聚磷酸介质中反应,合成了单环的聚(1,4-亚苯基)苯并二噁唑(PBO)、稠环的聚(1,4-亚萘基)苯并二噁唑(1,4-PNBO)和聚(2,6-亚萘基)苯并二噁唑(2,6-PNBO)、杂环的聚(2,5-亚噻吩基)苯并二噁唑(PTBO)、含有两个苯环的聚-4,4’-亚(1,2-二苯乙烯基)苯并二噁唑(4,4’-PDPEBO)和直链烯烃的聚亚乙烯基苯并二噁唑(PBOV)。采用傅立叶红外光谱、元素分析对系列聚合物的结构进行了表征。利用电导率仪和荧光光谱仪,对系列聚合物的结构与性能之间的关系进行了分析。研究结果表明,PBO、1,4-PNBO、2,6-PNBO、4,4’-PDPEBO、PTBO和PBOV电导率依次减小;系列聚合物的荧光发射光谱和激发光谱的形状都相近,聚合物的最大发射峰波长是一致的,其中2,6-PNBO的荧光强度最强。

酸稳定化4,6-二氨基间苯二酚及其聚合特征

运用三氯苯法制备了4,6-二氨基间苯二酚(DAR),并分别采用盐酸和磷酸对其进行酸稳定化处理,用红外光谱(FTIR)、元素分析和高效液相色谱等测试方法对其结构进行了表征,重点研究了4,6-二氨基间苯二酚酸稳定化的特征;将合成所得的4,6-二氨基间苯二酚盐和对苯二甲酸(TA)在多聚磷酸(PPA)的介质中进行缩聚反应得到具有较高分子量的聚亚苯基苯并二噁唑(PBO),并通过傅立叶红外、元素分析和热重分析(TGA)等对PBO进行了表征和性能研究,同时对于其聚合特征进行了探讨.

多聚磷酸复配体系处理PBO纤维改善表面性能的研究

采用80%的多聚磷酸与98%硫酸、67%硝酸及37%盐酸的复配体系处理PBO纤维,结果其纤维强力大幅下降。用硫酸和硝酸与多聚磷酸复配后处理PBO纤维,纤维失去服用价值。选择多聚磷酸、盐酸进行复配处理PBO纤维,并采用正交试验分析浓度、处理时间以及复配比对PBO纤维强力的影响。进一步测试纤维的毛细效应,采用扫描电子显微镜分析其表面形态,最终选出能较好保持纤维强力的最适宜的工艺:20%多聚磷酸与25%盐酸以体积比1∶1进行复配,处理时间4h。经处理后纤维强力保持率为84.01%,纤维表面有轻微刻蚀,毛细管效应有所提升。

高模PBO纤维的多聚磷酸预处理及分散染色

采用纯多聚磷酸对高模型PBO纤维进行预处理,对处理后纤维进行高温高压法分散染料染色,研究了酸处理温度、处理时间,以及染色温度、染色时间和染料浓度对PBO纤维的K/S值和单纤拉伸强力的影响,测试了染色前后纤维的阻燃性能,并分析了水洗和光照条件下染色纤维颜色变化情况。结果表明,采用试验染色方法能够实现对高模型PBO纤维的分散染色,优化的工艺条件为:预处理温度65℃,处理时间2 min,染色温度150℃,染色时间大于150 min。

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纤维的基本性能实验研究

对PBO纤维的拉伸性能、耐热性等物理性能进行了实验测试 ,并与F - 12和Kevlar - 4 9芳纶纤维进行了对比 .对由PBO纤维与环氧树脂基体复合成型的单向纤维增强环形试样 ,测试了其拉伸强度、弹性模量和层间剪切强度 ,结果表明 :PBO纤维股纱的拉伸强度比F - 12和Kevlar - 4 9分别高 2 4 4 %和 5 2 8%以上 ,单向纤维复合材料的拉伸强度分别高约 37 2 %和 92 8% ,耐热性也高约 166℃ ,但PBO纤维与环氧树脂基体的界面粘结性很差 ,层间剪切强度仅为 2 3～ 2 7MPa .

PBO纤维表面等离子体接枝改性研究

采用等离子体接枝改性方法对PBO纤维表面进行改性研究,利用AFM分析改性前后纤维表面的形貌变化,测试了改性前后纤维表面浸润性变化,并采用Microbond方法表征了纤维与树脂基体的界面IFSS.结果表明:等离子体接枝后纤维表面引入了活性基团,纤维浸润性改善;在100W、10min接枝条件下IFSS提高了75%.

PBO纤维研究进展

介绍了一种高性能有机纤维——聚对亚苯基苯并双噁唑([poly(P-phenylene-2,6-benzobisoxazole)简称PBO]的制作、应用及结构与性能间的关系。先进的纺丝技术及高度取向的刚性分子结构使PBO纤维具备优异的力学性能(E_(拉)=280GPa)及热学性能,从而作为超级纤维有巨大的应用潜力。同时还简述了PBO纤维复合材料的研究现状及存在问题。

热处理对PBO纤维分子链结构和性能的影响

利用红外光谱分析(FTIR)、示差扫描量热法(DSC)和磷含量分析方法研究了热处理对PBO纤维结构和性能的影响。结果表明,热处理使PBO纤维分子链中聚合后期少量的未关环反应趋向完全,使得PBO分子的共轭链长增加,弱键消失,提高了PBO纤维的力学性能;提高了分子链与链之间排列的有序性,使链与链之间堆砌更加紧密,使得热处理后的纤维较难溶于MSA中;热处理使PBO纤维表面化学组成发生变化,并使其表面粗糙化,能改善其表面润湿性能;热处理对纤维强度影响甚微,提高热处理温度、延长热处理时间和增大热处理张力,能提高PBO纤维的模量。