聚对苯撑苯并双噁唑纤维的表面改性及疏水性涂层制备

采用偶联剂KH-560对聚对苯撑苯并双噁唑(PBO)纤维进行表面活化,并用含有十七氟癸基三甲氧基硅烷(HFTES)的涂层对偶联剂改性后的PBO纤维表面进行疏水性处理。利用X射线光电子能谱、扫描电镜等对PBO纤维表面结构和性能进行表征,考察了偶联剂KH-560质量分数对PBO纤维表面改性效果的影响,同时分析了HFTES质量分数对PBO纤维疏水性的影响。研究结果表明,采用KH-560改性PBO表面时,PBO纤维表面形成了薄层偶联剂涂层,纤维表面粗糙度增加,PBO纤维表面引入的环氧基活性基团增强了纤维表面活性。随着HFTES浓度的提升,PBO纤维吸水率下降。经HFTES处理后PBO纤维的吸水率大幅度下降,经含有HFTES的有机硅改性环氧树脂涂层处理后的PBO纤维表面水接触角可达132°。

改性聚对苯撑苯并双噁唑纤维增强聚酰亚胺复合材料的摩擦磨损性能

分别采用稀土溶液(RES)和偶联剂对聚对苯撑苯并双(口恶)唑(PBO)纤维进行表面改性处理,并评价了改性前后PBO与热塑性聚酰亚胺(TPI)复合材料的冲击性能和摩擦磨损性能.结果表明,RES和偶联剂都能够提高PBO纤维与TPI基体之间的界面结合性能,从而提高PBO/TPI复合材料的冲击性能和摩擦磨损性能,而且RES改性处理的方法更有效,在相同的试验条件下,经过RES处理的PBO/TPI复合材料的冲击性能和摩擦磨损性能最优.这是由于经RES改性处理后PBO纤维表面O/C的比率较大,表明RES改性处理PBO纤维表面的含氧活性官能团浓度较高,从而有效提高了纤维与树脂基体之间的结合性能.

聚对苯撑苯并双噁唑纤维改性技术的研究进展

介绍了近年来聚对苯撑苯并双噁唑(PBO)纤维的改性方法,并对今后PBO纤维的改性方向进行了展望。PBO纤维的改性主要是采用碳纳米管、石墨烯等纳米粒子及第三单体对PBO纤维进行共混复合及原位共聚改性,从而提高PBO纤维的力学性能、热学性能、表面性能及耐老化性能等。今后应加强改性体PBO基体的共聚改性机理及改性体对PBO聚合、纺丝过程的影响研究,探索多种改性技术的混合使用或新的改性技术,从而制备出更优异的高性能PBO纤维。

聚对苯亚基苯并双噁唑纤维生产工艺研究

对聚对苯亚基苯并双噁唑(PBO)纤维生产工艺中的主要过程进行了研究,对影响PBO纤维强度等性质的因素进行了分析。PBO纤维制备:以4,6-二氨基间苯二酚(DAR)的盐酸盐为单体原料,与对苯二甲酸(TPA)混合,经过中和反应、脱色处理、干燥后制成复合盐;再以多聚磷酸为溶剂,添加五氧化二磷和抗氧化剂,经过预聚合反应制备出PBO聚合物;聚合物通过双螺杆挤出机进一步进行聚合,然后通过喷丝板挤出,在磷酸水溶液中凝固成型,经过洗涤、干燥等过程,最终卷绕成型。制成的纤维强度最高可达30cN/dtex以上,制成的PBO聚合物特性黏度最大可达40dL/g以上。DAR单体盐的质量,聚合条件、纺丝过程是影响最终纤维产品性能的主要因素。

高强度聚乙烯纤维的热导率及其应用

高分子材料的应用特性中,导热性是有关冷热感、隔热性等的重要特性。如图1所示,大多数高分子的热导率比金属的热导率低,因此主要被用作绝热材料。由共价键构成的分子链轴向有很高的热传导性,例如聚乙烯（PE）,也即高结晶性、高取向性的聚合物在取向方向有高的导热性。高强度PE纤维（东洋纺的Dyneema）及聚对苯撑苯并双噁唑纤维（PBO,东洋纺的ZylonR）在纤维方向有类金属的高导热性,如图2所示。

聚丙烯腈纳米纤维膜对聚对苯撑苯并双噁唑织物增强复合材料层间剪切性能的影响

聚对苯撑苯并双噁唑(PBO)纤维表面粘结能力弱,其与树脂复合后界面强度低,影响复合材料力学性能。采用静电纺丝的方法在PBO平纹织物上覆一层聚丙烯腈(PAN)纳米纤维膜,再将其进行铺层固化得到复合材料,在PBO纤维与环氧树脂之间构成了梯度界面层结构,以提高复合材料界面强度。使用万能试验机对复合材料进行短梁剪切测试,通过改变纺丝电压来确定最佳的层间性能增强效果。采用原子力显微镜获得界面相对刚度图像探究界面增强机制。结果表明,在保证注射泵推速和收集辊转速不变的情况下,当纺丝电压为20 kV时,复合材料层间性能增强效果最明显。相较于纯PBO纤维增强复合材料,表面覆膜的PBO纤维增强复合材料的层间剪切强度提高了40.1%;梯度界面结构有助于应力从树脂基体向纤维增强体均匀地传递,提高复合材料力学性能。

PBO纤维的性能及应用

介绍了聚对苯撑苯并双噁唑(PBO)纤维的结构特点、性能及应用。PBO纤维分子沿轴向高度取向,其强度和初始模量高,具有耐热、阻燃、耐冲击、耐弯曲疲劳和耐化学稳定性等优良性能。PBO纤维在耐热材料、增强材料、防弹抗冲击材料以及航空领域与军事领域广泛应用。

PBO纤维及其改性的研究进展

简述了聚对苯撑苯并双噁唑(PBO)纤维的结构与性能;详述了PBO纤维的改性研究进展。PBO纤维的改性主要是改善其抗压性能和表面粘结性能。提高微纤间相互作用或交联等方法可提高PBO纤维的压缩强度;通过酸处理、偶联剂处理、等离子体处理及电晕处理等方法可提高PBO纤维的表面粘结性能。指出表面改性仍将是PBO纤维改性研究的重点。

PBO纤维的开发及应用

详细介绍了聚苯并双噁唑(PBO)的合成方法、PBO纤维的制备方法、PBO纤维的改性方法以及PBO纤维的主要应用领域,并对我国PBO纤维的研究开发及应用提出了建议。PBO的合成方法主要有对苯二甲酸法、对苯二甲酰氯法、三甲基硅烷基化法、对苯二甲酸盐法、对羟基苯甲酸酯法;PBO纤维的制备主要有液晶纺丝法和静电纺丝法;PBO纤维的改性方法主要有化学处理法、共聚处理法、偶联剂处理法、等离子体处理法及辐射处理法;PBO纤维主要应用于耐热性能材料及力学增强材料。我国PBO纤维的研究开发应注重产学研结合,从提高单体4,6-二氨基间苯二酚的纯度及PBO的特性黏数,优化单体合成、聚合及纺丝技术等环节着手,促进PBO纤维的产业化。

二十一世纪的超级纤维—PBO纤维

介绍了聚对苯撑苯并双(口恶)唑(ＰＢＯ)纤维的制造、结构性能、应用及其现有的产品规格。

PBO-AS纤维的力学性能探讨

着重分析了高温、化学试剂、日晒等对PBO AS纤维部分力学指标的影响 ,并与芳纶纤维部分力学性能加以比较 。

PBO纤维稳定性的研究进展

介绍了聚对苯撑苯并双噁唑(PBO)纤维的热分解行为、热分解机理、水解稳定性、光稳定性及化学稳定性等方面的研究进展。PBO纤维的热稳定性和化学稳定性优良,其水解稳定性和光稳定性较差。通过热处理可提高PBO纤维的强度和模量。指出应进一步研究PBO纤维的稳定性,提高其性能,扩大应用领域。

PBO纤维界面改性研究

介绍了聚对苯撑苯并双噁唑(PBO)单体的盐酸盐合成及其优缺点;阐述了PBO的对苯二甲酸法、对苯二甲酞氯法、三甲基硅烷基化法、五氧化二磷调节法及预聚合法的合成方法及其优缺点;简述了PBO的纺丝方法。分析了PBO纤维的物理化学性能,对其各项性能做了比较;论述了PBO纤维界面改性界面理论及改性处理方法。指出PBO纤维的综合性能优异,应加大PBO规模的生产方法和界面改性研究,实现PBO纤维的规模化生产。

PBO-AS纤维的应用探讨

简要归纳了PBO纤维的主要性能与适用的场合,着重探讨了PBO初纺普通丝I PBO_As)在耐 高温传送带和防弹装甲上的不同应用结果,并提出相关的结论。

PBO纤维原纤化方法的研究

采用化学和物理的方法对PBO纤维表面进行改性,利用扫描电镜和比表面积等表征手段,研究了PBO纤维原纤化的方法。结果表明:PBO纤维经过质量分数为0.5%的刻蚀液刻蚀3 min,70℃下润胀剂K 润胀12 h和物理剪切8 min后,PBO纤维表面粗糙程度得到很大提高,其主干被藤状的微细纤维缠绕,有部分原纤从主干上脱落,纤维的比表面积从原纤的0.73 m2/g增至12.94 m2/g,实现了原纤化。

氧气低温等离子体对PBO纤维的表面改性

采用氧气低温等离子体对聚对苯撑苯并双噁唑(PBO)纤维进行表面改性,讨论了处理时间、处理功率及气压对PBO纤维单丝强度、与环氧树脂基体的界面剪切强度(π_(IFSS))、形态结构、表面元素组成和亲水性的影响。结果表明:在处理时间为2.5 min,处理功率为30 W,处理气压为50 Pa的最佳工艺条件下,经氧气等离子处理后的PBO纤维与环氧树脂的π_(IFSS)比原丝提高60%,达9.38 MPa,与水的接触角也从105°下降到72°。

紫外光照射对PBO纤维结构与性能的影响

采用UVA,UVB,UVC 3种波段紫外光分别对聚对苯撑苯并双噁唑(PBO)纤维进行照射,研究了不同照射时间下PBO纤维的结构与性能。结果表明:PBO纤维经不同波段紫外光照射6 d时,UVA照射后纤维噁唑环稳定性降低,断裂强力下降率为5.42%,UVB照射后纤维噁唑环开始发生开环,断裂强力下降率为13.46%,UVC照射后纤维噁唑环已打开,断裂强力下降率为18.96%;经UVA,UVB,UVC照射13 d后,PBO纤维断裂强力下降率分别为19.36%,38.65%,53.13%,PBO纤维大分子均遭到破坏;UVC照射后PBO纤维起始分解温度下降至51℃,UVA,UVB照射后PBO纤维基本能保持自身良好的热学性能;PBO纤维最敏感的紫外光是UVC,其次是UVB,最后是UVA。

PBO纤维热稳定性研究

根据引起聚对亚苯基苯并双恶唑(PBO)纤维老化的主要因素,选择温度分别对热氧老化与湿热老化中的影响进行了实验与分析。研究显示,在200℃条件下6 d的热氧后,PBO-HM和PBO-AS纤维的抗断裂强度分别为初始强度的86.0%与79.8%;经过6 d相对湿度为80%,温度为95℃的湿热老化,PBO-HM和PBO-AS纤维的强度分别为初始强度的90%和92%。结果表明,随着温度升高,热氧老化和湿热老化都会使PBO纤维的强度下降。