PBO纤维及其复合材料性能研究

本文对具有21世纪超级纤维之称的PBO纤维的性能与其它高性能纤维进行了对比，实验数据表明PBO纤维在高性能纤维中强度最高。但PBO纤维复合材料层间剪切强度低于芳纶纤维复合材料，这是由于PBO纤维未经表面处理，纤维表面的活性低而且光滑所致。     

PBO纤维与石英纤维混编增强氰酸酯树脂基复合材料的研究

结合PBO纤维增强树脂基复合材料优异的介电性能和石英纤维增强树脂基复合材料优异的力学性能,本文设计了石英纤维与PBO纤维体积比55∶45混合编织,同时采用空气气氛对混编纤维表面进行等离子体处理,等离子体处理工艺为400W/10min,制备的氰酸酯树脂复合材料力学性能较纯PBO纤维增强氰酸酯树脂复合材料具有更加优异的性能,弯曲强度提高了62%,层间剪切强度提升了231%,大大加快了PBO纤维复合材料在透波复合材料领域的应用步伐。     

Kevlar、PBO有机纤维及其复合材料的性能

简述Kevlar纤维和PBO纤维的合成、结构、优异性能及应用前景。实验表明：在同等强度下，PBO纤维／环氧复合材料在高性能纤维复合材料中减重效果最好。     

环氧树脂/PBO纤维复合材料性能研究

对环氧树脂(EP)/聚对苯撑苯并二恶唑(PBO)纤维复合材料的性能进行初步研究。结果表明,用浓度70%的甲基磺酸(MSA)溶液对PBO纤维表面进行处理,可改善PBO纤维与EP基体的粘结强度,但同时使PBO纤维的拉伸性能降低;对PBO纤维处理2h后,以胺类固化剂固化的EP/PBO纤维复合材料的层间剪切强度比处理前提高41%,以酸酐固化剂固化的EP/PBO纤维复合材料的层间剪切强度比处理前提高48%;前者的层间剪切强度大于后者。     

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纤维表面改性方法的研究

对PBO纤维表面性能的改善进行了研究,考察了混杂芳纶纤维、电晕处理、偶联剂处理及强酸处理等多种方法对PBO纤维与环氧树脂表面粘接强度及其复合材料层间剪切性能的影响程度,比较了各种方法的改性效果及各自优缺点。     

低温等离子体对PBO纤维表面的改性

采用硅烷偶联剂处理聚对苯撑苯并双噁唑(PBO)纤维,利用常压射频低温等离子体对PBO纤维进行了表面处理,通过扫描电镜、红外光谱、光学显微镜等研究了处理时间对PBO纤维表面官能团和表面形貌的影响规律,通过单丝拔出实验测定PBO纤维基复合材料的界面剪切强度。结果表明:经过常压射频低温等离子体处理后,PBO纤维的表面形成了大量的极性基团,表面产生明显的凹坑,PBO纤维与树脂的粘接性能提高50%,纤维的拉伸强度下降5%。     

聚对苯撑苯并双噁唑、芳纶纤维及其复合材料

研究了聚对苯撑苯并双口恶唑(PBO)和芳纶(F-12)2种纤维的结构、性能及其单向复合材料的性能。电子扫描电镜照片微观结构的研究表明,PBO纤维与F-12纤维相比较,其分子取向更高,表面更光滑,因而与树脂基体的粘接力较差;而F-12纤维因为分子表面不均匀,有微小的浅沟槽,与树脂基体的接触表面积较大,因而粘接力强。复合材料性能的研究表明,PBO纤维的单向复合材料比F-12芳纶纤维的具有更好的拉伸性能,其中拉伸强度高约34.7%,拉伸模量高约63.8%。但其层间剪切强度却很低,只有24.3 MPa。     

PBO纤维复合材料的研究及进展

聚对苯撑苯并二恶唑(PBO)纤维表面化学惰性较强,应用方面受到了较大的限制。PBO纤维经表面改性后可与其它化合物形成复合材料,如PBO树脂基增强复合材料以及PBO纤维纳米复合材料等,PBO纤维复合材料凭借优异的力学及化学性能在各领域都获得了较大的应用及发展。介绍了PBO树脂基增强复合材料和PBO纤维纳米复合材料的应用及发展。近些年,PBO纤维复合材料已经逐步取代传统的金属材料。但是目前PBO纤维复合材料仍有较大的研究空间,其开发对于航空、航天和国防等高新技术领域材料及产品更新换代具有重要意义。     

EP/PBO复合材料的制备工艺研究

采用自制的专用处理剂处理聚对苯撑苯并双恶唑(PBO)纤维,研究了PBO纤维增强环氧树脂(EP)(EP/PBO)复合材料的配方体系与制备工艺参数.研究表明,采用EP与4,4-二胺基二苯甲烷(DDS)混合制备的复合材料的剪切强度最高.控制预浸胶带的含胶量为35%～37%,在适宜的缠绕工艺参数与固化条件下,制备的EP/PBO复合材料的NOL环剪切强度达26.28～29.32 MPa.     

酚醛树脂/PBO纤维单向复合材料的制备及性能

利用聚对苯撑苯并双恶唑(PBO)纤维与酚醛树脂制备先进复合材料,研究该单向复合材料的层间剪切性能、弯曲性能、冲击性能和动态力学性能,并分析该复合材料的吸湿脱湿行为和热氧老化行为.酚醛树脂/PBO纤维单向复合材料的层间剪切强度为21.25 MPa,弯曲强度为439.53 MPa,弯曲弹性模量为50.11GPa.     

PBO纤维表面改性与热处理研究

运用扫描电镜对自制的聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)纤维表面进行观察,发现未经烘干的PBO纤维表面有许多的裂纹和沟槽,而烘干的纤维表面则较光滑。通过单丝拔出实验研究了偶联剂对不同表面形态纤维的表面处理情况,结果表明:用偶联剂表面处理后,纤维与树脂间的界面剪切强度得到提高,偶联剂对未经烘干纤维表面处理比对烘干纤维处理的效果要好,与原丝相比,提高率可达69.4%。对自制的PBO纤维进行了热处理,发现未烘干的PBO纤维比经烘干而干燥致密化的纤维的热处理效果要好,模量有很大提高,强度也有一定的增加。     

热处理工艺对PBO纤维拉伸性能影响

针对研究较少的聚对苯撑苯并双恶唑(PBO)纤维热处理工艺进行研究,通过控制热处理气氛、热处理温度、热处理停留时间和预加应力4个参数,对初纺丝PBO(PBO–AS)纤维的热处理工艺进行优化,得到拉伸性能大幅提高的PBO–HM纤维。利用电子织物强力仪对PBO–HM纤维的拉伸性能进行测试,发现热处理氛围为N2时PBO–HM纤维的性能更为优异;热处理温度控制在550℃以下时,热处理温度越高,热处理后得到的PBO–HM纤维的拉伸弹性模量越高,但热处理停留时间延长会使拉伸强度降低;预加应力有助于PBO–HM纤维拉伸弹性模量的增加。经分析得出,最优热处理温度为550℃,热处理停留时间为53.3 s,预加应力为5.48 c N/dtex,得到的PBO–HM的拉伸性能较优。     

PBO纤维热处理技术及其应用研究进展

对国内外聚对苯撑苯并双恶唑(PBO)纤维热处理工艺技术、PBO纤维热处理工艺机理研究进展、高模量PBO纤维的性能及应用进行了综述,对比了国内外成果及研究差距。阐明了国内PBO纤维关于热处理工艺研究尚处于试验阶段,虽能够小批量制备PBO高模量纤维,但与Toyobo公司产Zylon-HM纤维相比,在强度保持率、模量增长率、性能稳定性、产量及类型等方面还有差距。PBO纤维具有高强度、高模量、耐高热等性能,在航空航天、国防军工等领域的增强材料、耐高温、耐烧蚀材料之中,具有良好的应用前景和较高的市场价值。     

国产PBO纤维的性能及形貌研究

采用扫描电子显微镜、元素分析仪、热分析仪以及复合材料单向环(NOL)法等对国产聚对苯撑苯并双噁唑(PBO)纤维和东洋纺Zylon纤维的形貌、元素组成、热性能和力学性能进行了比较分析。结果表明:Zylon纤维单丝直径约为12μm,国产PBO纤维直径稍大,约为20μm;Zylon纤维表面较为光滑和致密,国产PBO纤维表面存在微小的浅沟槽;国产PBO纤维的断裂强度最高达5.36 GPa,模量最大为239 GPa,分别比Zylon纤维低7.6%和14.6%,但其NOL环的层间剪切强度最高达26 MPa,比Zylon纤维制备的复合材料高14%;国产PBO纤维与Zylon纤维的组成基本一致,但其耐热性能优异,在氮气中的分解温度大于676℃,在空气中的分解温度大于634℃,分别比Zylon纤维高6℃和23℃。     

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。