聚对苯撑苯并二恶唑纤维发展概况与应用前景

介绍了聚对苯撑苯并二恶唑(PBO)纤维的性能特点、单体和聚合物合成及液晶纺丝制造工艺,综述了PBO纤维近30年来在国内外发展的技术进展及其应用前景,指出PBO纤维是一种高强度、高模量、高热稳定性和高耐化学腐蚀性的新型纤维,在高温过滤、电子电气、合成材料、安全防护、国防军工、交通运输、航空航天、桥梁工程、建筑建材等20多个工业领域都有广泛的应用,并对今后国内PBO纤维的发展提出了建议。

聚苯撑吡啶并咪唑纤维研究(二)

聚 (2,5-二羟基-1,4-苯撑吡啶并二咪唑){Poly[2,6-diimidazo(4,5-b:4',5'-e)pyridinylene-1,4(2,5-dihydroxy)phenylen],PIPD}纤维(简称M5)是荷兰Akzo Nobel Central Research 经过 10 多 a 努力研制成功的一种新型刚性聚苯撑吡啶并咪唑(Polypyridobisimidazole)系聚合物纤维,其力学性能突出,耐热性及耐燃性好,由于大分子之间具有独特的氢键网状结构,纤维的抗压缩性能优于其它有机高性能纤维,目前该纤维由荷兰 Magellan SystemsInternational,LLC开发生产。本文对 PIPD 纤维的制备、纤维结构与性能以及应用等进行介绍和讨论。

聚对苯撑苯并二噁唑纤维展望

介绍了聚对苯撑苯并二噁唑(PB0)纤维的性能特点、单体和聚合物合成及液晶纺丝制造工艺,综述了PBO纤维近30年来在国内外发展的技术进展及其应用前景,并对今后国内PBO纤维的发展提出了建议。

聚对苯撑苯并二噁唑原纤化纳米纤维制备技术及结构性能

聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)纤维是一种具有多重原纤结构的高分子聚合物。通过机械力作用可以使PBO纤维发生原纤化,制备具有直径小于100 nm的PBO原纤化纳米纤维。文中对PBO纤维发生原纤化的历程及机理进行研究,扫描电镜观察发现PBO纤维的原纤化过程包括:脱除皮层、主干破坏、进一步原纤化等阶段,剥离和劈裂是原纤化的主要方式。经过原纤化处理的PBO纤维,呈现不同尺寸纤维组成的多分散体。打浆度70°SR的PBO原纤化纳米纤维的直径可达到50 nm,其保水值118%,纤维长度分布主要集中在0.3~0.5 mm,比表面积21.89 m^2/g。以PBO原纤化纳米纤维为原料,通过湿法成形方式在抄纸系统上制备的纸基材料力学性能随着原纤化程度增加而增加。

高模聚对苯撑苯并二噁唑复丝纤维拉伸性能测试方法

参照相关的纤维力学性能测试标准,对高模型HM-PBO复丝纤维的拉伸性能测试方法进行系统研究。结果表明:夹持型夹具和陶瓷材质夹具体适用于PBO干纱复丝拉伸性能测试;捻系数对PBO拉伸性能影响比较大,最佳捻系数为8;同时发现加捻会影响纤维的取向度;在一定范围内拉伸速率的增加会使得纤维断裂强度增加;而在测试范围内的预加张力对PBO纤维拉伸性能影响不大;夹持长度越长,由横梁测得的拉伸形变越接近真实值。

采用4,6-二氨基间苯二酚-对苯二甲酸盐合成聚苯撑苯并二噁唑

以 4,6-二氨基间苯二酚盐酸盐和对苯二甲酸为原料 ,制备了 4,6-二氨基间苯二酚 -对苯二甲酸盐 ( TA盐 ) ,并采用傅里叶红外 ( FTIR)、质谱 ( MS)、差热分析 ( DSC)和元素分析等测试手段对其结构进行了表征 ;以多聚磷酸为介质 ,将 TA盐缩聚得到具有较高粘度 (特性粘数 [η]=2 4 .5d L/g)的聚苯撑苯并二唑 ( PBO) ,并通过 FTIR、元素分析和热重分析 ( TGA)等对 PBO合成工艺和热性能进行了研究 .这种通过 TA盐聚合的方法不仅缩短了反应时间 ,而且比较容易得到具有较高相对分子质量的 PBO.

聚对苯撑苯并二噁唑纤维含水率对其直接氟化表面改性效果的影响

聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)纤维具有极其优异的力学性能与耐高温性能,因此被广泛应用于复合材料。但是由于自身的化学惰性,PBO纤维与树脂的粘接性能较差,其在先进树脂基复合材料领域的应用受到限制。文中首次采用直接氟化对PBO纤维进行表面改性,并通过控制PBO纤维的含水率研究了水分对PBO纤维直接氟化表面改性效果的影响。通过X射线光电子能谱、红外光谱与扫描电子显微镜研究了不同含水率的PBO纤维在直接氟化后的表面化学结构与物理形貌。研究结果表明,氟化PBO纤维表面极性基团明显增加,并且随着含水率的增大,氟化反应生成的极性基团比例(包括COOH和C-F)从4. 93%下降到0. 76%。单丝拔出结果表明,随着PBO纤维含水率的增加,其氟化后与环氧树脂的界面粘接强度从27. 1 MPa降低到21. 4 MPa,但均高于原始PBO纤维的19. 6 MPa。

间苯二甲酸含量对芳香族聚噁二唑纤维性能的影响

以对苯二甲酸(PTA)、间苯二甲酸(IPA)和硫酸肼为主要原料,通过一步法合成了聚对/间苯噁二唑(p/m-POD),并使用湿法纺丝制备出了耐高温的纤维。通过各种表征方法研究了IPA的引入对纤维热稳定性能、力学性能、耐酸碱性的影响。通过与p-POD的对比,结果表明引入IPA能够使POD的环化率由70%提高到90%,当IPA的含量不超过10%时,其热稳定性能不会出现降低。IPA的加入能明显地提高纤维的耐酸性,POD3纤维在30%H2SO4中,100 h后仍有55%的强度保留率。

聚苯撑苯并二噁唑(PBO)的合成

分别由对苯二甲酸(TPA)、对苯二甲酰氯(TPC)和4,6-二氨基间苯二酚盐酸盐(DAR)聚合得到了[η]=15.2、10.4 dL/g的PBO聚合物,对聚合物进行了红外光谱及元素分析,用透射电镜观察了聚合物膜的形态,同时比较了两种聚合体系对聚合反应的影响。

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[2,5-二羟基-1,4-苯撑吡啶并二咪唑]单体的合成优化及提纯研究

研究了液晶高分子聚[2,5-二羟基-1,4-苯撑吡啶并二咪唑](PIPD)的2个单体2,5-二羟基对苯二甲酸(DHTA)和2,3,5,6-四氨基吡啶(TAP)盐酸盐的制备与提纯,并通过对比实验确定出最优的合成与提纯路线。通过IR、1H NMR、13C NMR、HPLC、DSC和元素分析确定了产物为目的产物。

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℃.

纳米二氧化钛涂覆聚对苯撑苯并二噁唑纤维的制备及其抗紫外光照射性能

针对聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)纤维经紫外光照射后强力下降的问题,首先采用氧等离子体对PBO纤维表面进行改性,提高其界面性能;然后在改性PBO纤维表面涂覆纳米TiO_(2)及有机硅整理剂制备TiO_(2)/PBO复合纤维;最后对复合纤维的结构和性能进行表征与分析。结果表明:当氧等离子体处理功率为200 W、处理时间为200 s时,PBO纤维表面有凹痕,纤维拉伸强力保持率大于90%,摩擦因数增大16%,接触角减小为52.7°,说明PBO纤维的表面润湿性能增大;当纳米TiO_(2)与硅烷偶联剂质量比为1∶1时,TiO_(2)/PBO复合纤维表面有沉积凸起的纳米TiO_(2)颗粒;用紫外光照射200 h后,TiO_(2)/PBO复合纤维的断裂强力下降率比PBO原纤减少30%,说明纳米TiO_(2)涂覆后的PBO纤维抗紫外光照射性能提高。

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.

聚对苯撑苯并二噁唑溶液单孔纺丝条件的研究

由4,6-二氨基间苯二酚盐酸盐(DAR)和对苯二甲酸(TA)在多聚磷酸(PPA)中进行缩聚反应制得聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)聚合物溶液,然后在液晶状态下采用干喷湿纺技术得到PBO纤维。为了提高PBO纤维的力学性能,用灰色关联法研究了单孔纺丝时各种纺丝条件对PBO纤维力学性能影响的关联序,深入研究了纺丝温度、纺丝压力、气隙段长度、纺丝速度对纤维力学性能的影响,探讨了各因素的影响机理。

聚苯撑吡啶并咪唑纤维研究(一)

聚(2,5-二羟基-1,4-苯撑吡啶并二咪唑){Poly[2,6-diimidazo(4,5-b:4',5'-e)pyridinylene-1,4(2,5-dihydroxy)phenylen],PIPD}纤维（简称M5）是荷兰Akzo Nobel Central Research 经过 10 多 a 努力研制成功的一种新型刚性聚苯撑吡啶并咪唑(Polypyridobisimidazole)系聚合物纤维，其力学性能突出，耐热性及耐燃性好，由于大分子之间具有独特的氢键网状结构，纤维的抗压缩性能优于其它有机高性能纤维，目前该纤维由荷兰 Magellan Systems International,LLC开发生产。本文对PIPD纤维的制备、纤维结构与性能以及应用等进行介绍和讨论。

AB型顺式聚对苯撑苯并二噁唑新单体的合成与应用研究

合成了AB型顺式聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)新单体:5-氨基-6-羟基-2-(对甲氧羰基苯基)苯并噁唑(MAB)和5-氨基-6-羟基-2-(对羧基苯基)苯并噁唑(ABA),阐述了AB型新单体的分子结构特征,并测定了抗氧化及热分解性能,探索了新单体在自缩聚反应制备PBO树脂中的应用。结果表明:采用以4-氨基-6硝基间苯二酚盐酸盐和对苯二甲酸单甲酯为原料,依次经酰氯化、缩环合、加氢还原及其碱性水解的合成路线,可分别成功地获得纯度98%的MAB和99%的ABA,它们在高温均缩聚的应用中无需抗氧剂即可方便制得PBO树脂。最后为进一步提升PBO材料的性能,以新的思路提出PBO改性等方面的研究途径。

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。