PBO聚合物及其纤维的研究进展

PBO以其优异的力学性能、热稳定性和阻燃性而受到广泛关注.文中介绍了PBO聚合物的制备、纤维成型、结构和性能研究以及PBO改性进展.     

PBO纤维的合成及改性研究进展

液晶高分子PBO(聚对苯撑苯并二噁唑)纤维是一种高强度、高模量、耐腐蚀的高分子材料,在耐热性材料和力学特性增强材料方面有着广阔的应用前景,被视为继Kevlar纤维之后在航空航天等领域中的新一代超级纤维.对PBO纤维的合成及改性研究作了较详细的概述,并对各种方法进行了比较.     

PBO纤维性能及表面改性的研究进展

目的综述聚对苯撑苯并二唑(PBO)纤维的性能及其表面改性方法的研究进展。方法从PBO纤维的力学性能、热稳定性、化学稳定性及光稳定性等方面进行简单说明;从化学表面刻蚀、共聚改性、偶联剂处理、等离子体处理、辐射处理及生物载体处理等对PBO纤维表面改性方法进行阐述。结果 PBO纤维性能优异,但纤维表面化学惰性极强,必须对其进行表面改性;各种改性方法各有优缺点。结论目前的PBO纤维表面改性方法仍然存在较多的不足,有待发现一种环保且高效的改性方法。     

PBO纤维紫外老化行为研究

研究了聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)纤维在313nm波段的紫外光辐照下结构与性能的变化。采用红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱(EDS)、单丝拉伸测试、X射线衍射(XRD)对老化前后PBO纤维的形貌和结构进行了表征。结果表明:紫外光对PBO纤维的形貌和结构有显著的影响,紫外老化200h后,表层已经明显出现了剥离现象,紫外老化1000h后,PBO纤维表面脱落严重,纤维内部化学键发生断裂,红外谱图上显示有酯羰基出现,结晶度降低,纤维拉伸强度迅速下降,纤维强力保持率仅约为17%。     

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。     

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％。     

环境因素对PBO纤维老化的影响和储存寿命预测

研究了紫外光、湿度和温度等环境条件对聚对亚苯基苯并二噁唑(PBO)纤维老化的影响,并对PBO纤维在常规环境下的储存和使用寿命预测进行了初步分析。结果表明:在PBO纤维的老化过程中,紫外光照射造成纤维表皮的强烈破坏,使其强度大幅降低;水分子向纤维内部渗透,使其加速老化和强度降低;温度的升高促进水分子向纤维内部渗透和活动。在避光和避水条件下,PBO纤维具有相当高的耐热氧老化性能。     

PBO纤维的合成、纺制、微相结构与性能研究进展

PBO(聚对苯撑苯并双噁唑)纤维是新一代超高性能纤维，文中对PBO纤维研制开发中关于合成、纺制、微相结构与性能方面的研究作一较详细的概述。特别阐述了其结构与性能关系研究的一些最新成果。     

MWNTs/PBO共混纤维的制备及性能

通过原位分散方法将不同含量的多壁碳纳米管（MWNTs）引入聚对苯撑苯并二噁唑（PBO）聚合体系,共混产物采用液晶纺丝法纺制成高性能MWNTs/PBO纤维。用偏光显微镜观察了MWNTs的分散状况,发现将MWNTs先预分散在多聚磷酸（PPA）中再添加可以有效地改善其分散性,热失重分析仪、强力仪研究了纤维的热稳定性能和力学性能。结果表明,MWNTs质量分数为2%的共混纤维的拉伸强度和模量分别达到4.69 GPa和128.8 GPa,比相同卷绕速度下PBO纤维提高了24.2%和23.5%,起始热分解温度也从668.9℃提高到700.8℃。MWNTs的质量分数达到5%时由于团聚严重,降低了PBO的可纺性,影响了纤维的性能。      

CNTs/PBO复合材料的合成及性能

利用原位液晶聚合制备了碳纳米管(CNTs)/PBO复合材料,并利用取样对比分析、热重分析和纤维的强力测定对原位液晶聚合及材料的耐热和拉伸性能进行了研究。与同等条件下PBO控制聚合取样对比分析表明:碳纳米管表面活性基团会影响聚合,减少碳纳米管的加入量或推迟其加入的时间可以改善CNTs/PBO原位聚合状况。研究表明:CNTs/PBO复合材料保持了PBO的优异耐高温性能。纤维拉伸性能与同条件下PBO纤维相比提高40％~70％。      

PBO纤维表面改性研究进展

综述了目前PBO纤维的表面改性方法,主要包括等离子体处理、表面化学处理、辐射处理、偶联剂处理以及共聚改性的研究进展。分析了各种改性方法的原理并指出各种改性方法的优势及存在的问题。展望了PBO纤维增强复合材料的应用前景,指出今后纤维表面改性仍是PBO纤维增强树脂复合材料的研究重点。     

PBO纤维的制备及性能研究

以4,6-二氨基间苯二酚盐酸盐-对苯二甲酸（DAR—TPA）盐为原料,多聚磷酸（PPA）为溶剂,制备了分子量较高的PBO聚合物纺丝液。通过液晶纺丝工艺制备PBO纤维,并对纺丝工艺对PBO纤维结构、性能的相关性影响进行了研究。研究结果表明,根据最优化条件制备的PBO纤维的拉伸强度为5．0GPa5．2GPa,拉伸模量为170GPa-180GPa,热分解温度为604℃,极限氧指数为67．9％。     

基于孔结构分析的多尺度聚丙烯纤维混凝土耐久性

为研究不同尺度纤维对混凝土耐久性的影响,借助压汞法技术测定多尺度聚丙烯纤维混凝土内部孔隙的孔径大小及分布情况,通过孔径分布、最可几孔径、平均孔径等孔隙特征参数的变化情况,探究多尺度聚丙烯纤维在抗渗试验、抗硫酸盐侵蚀循环试验、抗冻融试验中对混凝土耐久性的影响.研究结果表明:不同尺度聚丙烯纤维的掺入,均使得混凝土内部多害孔...     

PBO纤维的合成及表面改性研究进展

本文介绍了聚对苯撑苯并双啄唑（PBO）纤维的合成方法和目前常见的PBO纤维的表面改性方法,如化学试剂处理、偶联剂处理、等离子体处理、辐射处理、电晕处理、酶处理等表面改性技术的研究进展。     

基体强度和纤维强度分布对B/Al复合材料拉伸断裂特性的影响

在微机模拟 B/Al 型复合材料拉伸断裂过程软件系统已得到初步验证的基础上,进一步模拟研究了基体屈服极限σ_(ym)及纤维强度分布变动系数 CV 的不同组合条件下该材料的拉伸断裂行为。结果指出,当σ_(ym)确定 CV 减小或当 CV 确定σ_(ym)增大时,断裂形式均存在由累积型向非累积型的过渡;当σ_(ym)很小时,材料断裂抗力σ_f 随 CV 增大而降低;而当σ_(ym)较大时σ_f 则随 CV 增大而提高。     

PBO纤维片材预应力外粘结加固集成新技术

近年采用外部粘结纤维增强复合材料(FRP)来加固结构越来越受到许多研究开发机构和生产单位的重视。结合作者在FRP方面的研究成果和最新开发出的高强高性能的PBO纤维材料，系统地提出了一种更为有效的预应力外粘结加固方法；通过与玻璃纤维、炭素纤维和芳纶纤维等的比较，认清了新型PBO纤维材料的特性；根据既有的试验和研究成果提出了一套完整的预应力加固方法的流程，包括概念、原理和几种降低端部界面应力和新型锚固的措施；室内小型试验和室外大型试验的结果表明，PBO片材预应力技术能够提供令人满意的加固性能。     

压制压力对Ni3Al金属间化合物多孔材料孔结构及抗拉强度的影响

以Ni、Al元素粉末为原料,采用粉末冶金的方法制备Ni3Al多孔金属间化合物。研究了压制压力对Ni3Al多孔金属间化合物孔结构和抗拉强度的影响。研究结果表明,随着压制压力的增大,Ni3Al多孔金属间化合物的孔隙度呈线性减小的趋势;当压制压力达到220MPa以上时,随着压制压力的增大,Ni3Al多孔金属间化合物的最大孔径和透气度减小幅度趋缓;最大孔径是决定透气度大小的主要因素;抗拉强度与压制压力之间的关系式为sb=600(0.06P-41.51)2.45。     

短纤维增强弹性体复合材料的强度预测

探讨了纤维的取向、长度和含量对短纤维增强弹性体复合材料强度的影响,在Fukuda预测模型的基础上,考虑了末端纤维的脱粘、纤维临界长度和高纤维体积含量等因素,建立了三维随机分布短纤维弹性体复合材料强度预测模型,并对预测结果与现有理论计算得到的结果进行了分析比较.     

氧气DBD等离子体处理PBO纤维表面及其对双马树脂基复合材料界面性能的影响

采用氧气介质阻挡放电(DBD)等离子体处理PBO纤维表面,用以改善PBO纤维与双马来酰亚胺(BMI)树脂之间的界面粘结性能。结果表明,用氧气等离子体处理PBO纤维能大幅度提高PBO/BMI复合材料的层间剪切强度(ILSS)值,最佳处理条件为功率30 W/m³、时间24 s,ILSS值从43.9 MPa提高到62.0 MPa。经过氧气DBD等离子体处理的PBO纤维其表面的氧含量明显提高,氮含量变化不大,甚至在过度处理时降低;官能团-O-C=O基团的含量从0提高到3.16%,-C-O-的含量也明显提高;在氧气DBD等离子体处理后的PBO纤维表面产生大量凹凸不平和沟壑,使纤维表面的粗糙度提高。而表面氧含量的提高和表面形貌与粗糙度的变化,是PBO/BMI复合材料ILSS值提高的重要原因。单丝拉伸实验结果表明,适当的DBD等离子体处理不会对PBO纤维表面产生不良影响,不影响其在复合材料中的作用。