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。     

紫外光照射对PBO纤维结构与性能的影响

采用UVA(365 nm),UVB(308 nm),UVC(254 nm)3种不同波段的紫外光照射聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)纤维,研究了其结构与性能的变化。结果表明:PBO纤维对UVC段紫外光十分敏感,UVB段次之,UVA段稍弱;UVC段紫外光照射PBO纤维264 h后,纤维强力保持率约为57%,纤维表面出现剥离现象,纤维内部化学键发生断裂,阻燃性能略有降低;UVB段紫外光照射264 h后,纤维强力保持率约为68%,纤维表面出现凹槽,照射288 h后纤维开始剥离,纤维内部化学键开始断裂,阻燃性能略有降低;UVA段紫外光照射264 h后,纤维强力保持率约为73%,纤维表面有凹槽产生,剥离现象不明显,纤维内部化学键几乎没有发生断裂,阻燃性能变化不大;不同波段紫外光照射下PBO纤维的极限氧指数均略有下降,影响程度相差不大。     

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。     

低温等离子体技术处理PBO纤维的研究

介绍了PBO纤维的结构、性能及应用,阐述了低温等离子体的相关概念、分类及放电机理。将低温等离子体技术应用于PBO纤维表面性能的改善中,研究发现,经低温等离子体改性后的PBO纤维,表面变得粗糙,浸润性增强,粘着性改善,为开发PBO纤维增强树脂基复合材料以及PBO纤维层压织物功能纺织品都具有指导意义。最后,探讨了存在的技术问题,并对前景作了展望。     

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。     

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%。     

多聚磷酸改性PBO纤维的研究

采用多聚磷酸及其乙醇溶液(体积比1:1)对聚对苯二撑苯并二噁唑(PBO)纤维进行表面处理。通过单丝拔出剪切强度的测试来表征纤维／树脂的界面粘结性能,并通过液滴形态法来表征纤维的表面润湿性能,利用扫描电镜和X射线衍射分析探讨了表面形态及结晶结构在改性前后的变化。结果表明:PBO纤维经两种溶液分别处理1 min,5 min后,纤维／树脂的界面粘结强度分别提高24％,55％,但单丝强度均下降;纤维与水的接触角由大于90°均降低至45°左右;结晶度从原丝的56.4％分别降低至52.9％,52.3％。     

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。     

低温等离子体处理对PBO纤维润湿性的影响

为改善PBO纤维的润湿性,拓宽其应用领域,探究了空气低温等离子体处理对PBO纤维润湿性的影响。通过芯吸效应和接触角表征处理前后PBO纤维润湿性,并采用扫描电子显微镜SEM观察处理前后PBO纤维表面形貌,用X射线光电子能谱仪(XPS)对处理前后PBO纤维表面化学组成进行定性分析。实验结果表明,改性后PBO纤维芯吸高度大幅上升,接触角明显降低,并且在其表面产生明显刻痕,局部有剥离现象,改性后PBO纤维O、N元素含量均有所提高,PBO纤维润湿性明显增强。()     

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。     

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。     

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。     

聚苯并双噁唑类聚合物的合成及改性

简述了聚对苯撑苯并双(?)唑(PBO)的合成方法,详述了直链烯烃型、稠环芳烃型、联苯取代基型、杂环型聚苯并双(?)唑类聚合物的合成方法。综述了等离子体处理法、偶联剂处理法、电晕处理法等一系列PBO纤维表面改性技术的研究进展,通过介绍PBO／碳纳米管复合材料和PBO／粘土复合材料的合成技术,简析了PBO的纳米改性的研究。指出聚苯并双(?)唑聚合物研究将集中在合成高相对分子质量的聚合物合成技术,通过纳米改性及表面改性提高其性能,扩大应用领域。     

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。     

低温等离子体改性UHMWPE纤维的表面性能

采用空气低温等离子体改善超高相对分子质量聚乙烯(UHMWPE)短纤维的黏着性,设计正交试验对改性后纤维的黏着性进行测试与分析,确定出较优试验方案;然后对未处理和经较优方案改性后的UHMWPE短纤维的表面形貌、表面化学成分、表面润湿性和强伸性进行测试分析。结果表明:空气低温等离子体改性UHMWPE短纤维黏着性的较优处理条件为功率50 W、压强15 Pa、反应时间120 s,此时,纤维的剥离功是未处理的4.14倍,黏着性得到了大幅度的提升,且单纤维强力损失率仅为3.29%;经较优方案处理后,纤维表面的粗糙程度有所增加,表面润湿性有明显改善,纤维表面的C元素含量明显减少,O、N元素含量有所增加,且出现了相对含量为22.2%的C=O官能团,有利于UHMWPE短纤维黏着性的改善。     

PBO纤维及其表面改性技术的研究进展

本文对聚对苯撑苯并二嗯唑纤维（PBO纤维）的结构、制备、性能及应用等方面作了详细介绍。综述了近几年来国内外对PBO纤维表面改性研究的进展情况。     

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°。     

PBO纤维表面改性技术研究进展

结合聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)纤维分子结构特点和表面特性,综述了PBO纤维化学法、共聚改 性、偶联剂处理、等离子处理、电晕处理和辐射处理等表面改性技术的研究进展。