超高性能PBO纤维的最新研究进展

聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)纤维被称为21世纪的超级纤维,在强度、模量、耐高温、阻燃等方面具有超高的综合性能,PBO纤维的开发和应用具有重要的战略意义。综述了超高性能PBO纤维的国内外最新研究进展,详细介绍了PBO纤维的制备方法、性能及其应用情况,并提出了PBO纤维的发展建议。     

PBO的合成及其纺丝技术研究进展

概述了聚对苯撑苯并二(?)唑(PBO)及PBO纤维国内外的发展现状;详述了PBO的合成方法: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、对羟基苯甲酸酯法等,以及PBO纤维的制备:液晶纺丝法和静电纺丝法;建议今后国内PBO纤维的发展应开发具有自主知识产权的高性能PBO纤维生产技术。     

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。     

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。     

PBO纤维的结构和性能

<正>1关于PBO纤维聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)纤维是目前商业化的有机类高强度、高模量纤维中具有最高强度、模量和耐热性的超级纤维。本文介绍了PBO纤维的概况和应用。PBO的聚合反应和分子结构如图1     

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。     

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。     

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纤维的老化与防护

聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)纤维在应用过程中老化现象严重,研究其老化机理与防老化措施具有十分重要的意义。对国内外PBO纤维老化的最新研究进展进行了综述,PBO纤维的老化主要是光老化、原子氧老化以及湿热老化,并提出了相应的老化机理及防护措施。建议今后PBO纤维的防老化研究应着重在PBO的合成过程中增加其立构规整性,使PBO的相对分子质量分布变窄,同时,改进PBO的聚合、纺丝及后处理工艺,另外,还需进一步探索高模量PBO纤维的老化机理及防护措施。     

PBO纤维基本力学性能试验研究

针对PBO纤维的基本力学性能开展了试验研究。使用湿法缠绕工艺制备了PBO（AS）纤维束纱和PBO（HM）纤维束纱,制备了PBO纤维NOL环,测试上述两种PBO纤维束纱的拉伸性能,同时测试了PBO纤维NOL环层间剪切性能;在缠绕过程当中,PBO纤维工艺性好,适于湿法缠绕工艺使用。测试结果表明,PBO纤维的基本力学性能与报道值接近,其束纱拉伸强度高,层间剪切性能较低,说明PBO纤维表面活性差,改善PBO纤维的表面状态及其与树脂基体之间的界面相容性的研究工作将是PBO纤维复合材料以后研究的重点方向。     

Heat resistance properties of poly(p-phenylene-2,6-benzobisoxazole) fiber

The high temperature properties of Poly(p-phenylene-2,6-benzobisoxazole) (PBO) fiber are examined and compared with those of the p-Aramid fiber. In particular, the temperature dependence of tensile strength of the PBO fiber is reported for the first time. The PBO fiber has 100°C higher decomposition temperature than the p-Aramid fiber, and the amount of toxic gases in combustion is much smaller than the p-Aramid fiber. Although the relative strength decreased proportionally in the range of room temperature to 500°C, the PBO fiber has 40% of the strength at room temperature even at a temperature of 500°C. After thermal treatment at 500°C for 60 s, the PBO fiber retained 90% of its original strength. The PBO fiber is expected to substitute for asbestos, which is still used as a heat resistant cushion material. © 1997 John Wiley & Sons, Inc. J Appl Polym Sci 65:1031–1036, 1997     

Improvement of interfacial shear strengths of polybenzobisoxazole fiber/epoxy resin composite by n‐TiO2 coating

Smooth polybenzobisoxazole (PBO) fiber has limited interfacial interaction with resin matrix. In this article, nano‐TiO₂ coating on PBO fiber is applied to improve the interfacial adhesion between PBO fiber and epoxy resin. The test results suggest that the PBO fiber had good interaction with epoxy resin matrix after its treatment with n‐TiO₂ sol. Nano TiO₂ particle embedded onto PBO fiber surface, acting as a chock, which made fiber implanted into the resin better. This greatly improved the shear strengths (IFSS) of PBO fiber/epoxy resin composite. It has been found that a 56% increase in interfacial IFSS has achieved without sacrificing mechanical properties of fiber. © 2012 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci., 2013     

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。     

国产PBO纤维研究现状及发展趋势

综述了国产PBO纤维制备过程中在单体合成、聚合物及纺丝的方面的研究现状,表明PBO的单体合成工艺较为成熟,产品纯度高,满足聚合需求;纤维制备具有较好的技术基础,能小批量提供产品,纤维的力学性能与东洋纺Zylon纤维相当。PBO纤维作为一种高强、高模、耐高温材料在航天航空、国防军工、耐高温及增强材料领域得到了广泛的应用,具有良好的市场前景。     

聚对苯撑苯并噁唑纤维的抗紫外光老化研究进展

综述了近年来聚对苯撑苯并噁唑(PBO)纤维抗紫外光老化改性的最新研究进展,探讨了紫外光降解老化过程和对光老化机理的推测,指出完善PBO纤维的内部结构和添加抗紫外光老化剂均可改善PBO纤维的紫外光稳定性。介绍了几种抗紫外光老化改性的方法,并讨论了它们各自的优缺点。目前抗紫外光老化研究主要集中在如何提高PBO纤维基体和抗紫外光老化剂之间的相容性。     

用于辐照改性的PBO纤维复合材料的树脂体系配方设计及其性能研究

结合γ-射线辐照改性PBO纤维表面技术,将辐照介质(接枝体化合物)作为树脂基体的一个成分设计出环氧树脂基体配方.通过浸润试验、树脂浇铸体力学试验、纤维湿法缠绕工艺试验和Microbond界面剪切试验等方法研究了树脂基体的各项性能.结果表明,与另外几种常用的树脂基体相比,本文设计的树脂基体与表面改性PBO纤维的浸润性能和界面粘接性能有明显的提高.树脂浇铸体力学性能满足高性能纤维复合材料的要求.