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未來纖維—PBO

來源:上海瑞彥經(jīng)貿(mào)有限公司     時(shí)間:2016-01-29 點(diǎn)擊數(shù):

      PBO是聚對(duì)苯撐苯并雙惡唑纖維(Poly-p-phenylene benzobisthiazole)的簡(jiǎn)稱,是20世紀(jì)80年代美國(guó)為發(fā)展航天航空事業(yè)而開發(fā)的復(fù)合材料用增強(qiáng)材料,是含有雜環(huán)芳香族的聚酰胺家族中最有發(fā)展前途的一個(gè)成員。

      PBO是由4,6-二氨基苯酚鹽酸鹽(二氨基間苯二酚鹽酸鹽)與對(duì)苯二甲酸以多磷酸(PPA)為溶劑進(jìn)行溶液縮聚而制得,也可利用P2O5脫水進(jìn)行縮聚,PPA既是溶劑,也是縮聚催化劑。

      單體二氨基間苯二酚的合成,美國(guó)道化學(xué)公司開發(fā)成功以三氯苯為起始原料進(jìn)行合成,這樣在合成過程中不會(huì)生成異構(gòu)體,收率很高,對(duì)PBO的工業(yè)化生產(chǎn)起了很大的作用。

      聚合物紡絲液用干-濕式紡絲法紡絲、水洗、干燥。紡絲液溶至液晶性,采用液晶紡絲法紡絲時(shí)能形成伸直鏈結(jié)構(gòu),初紡絲(AS絲-標(biāo)準(zhǔn)型)就具有3.53N/tex以上的強(qiáng)度和10.84N/tex以上的彈性模量。為了提高模量,可在約600℃的溫度中進(jìn)行熱處理,得到模量達(dá)176.4N/tex而強(qiáng)度保持不變的高模量絲(HM絲-高模量型)。

      PBO具有十分優(yōu)異的物理機(jī)械性能和化學(xué)性能,其強(qiáng)力、模量為Kevlar(凱夫拉)纖維的2倍并兼有間位芳綸耐熱阻燃的性能,而且物理化學(xué)性能完全超過迄今在高性能纖維領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位的Kevlar纖維。一根直徑為1毫米的PBO細(xì)絲可吊起450千克的重量,其強(qiáng)度是鋼絲纖維的10倍以上。PBO纖維的各項(xiàng)性能與其它纖維的比較如下:


表1 PBO與其它高性能纖維的性能比較

性能指標(biāo)

斷裂強(qiáng)度

模量

斷裂伸長(zhǎng)率

密度

回潮率

LOI

裂解溫度

纖維品種

N/tex

GPa

%

g/cm3

%


zylon HM

3.7

280

2.5

1.56

0.6

68

650

zylon AS

3.7

180

3.5

1.54

2

68

650

對(duì)位芳族聚酰胺

1.95

109

2.4

1.45

4.5

29

550

同位芳族聚酰胺

0.47

17

22

1.38

4.5

29

400

鋼纖維

0.35

200

1.4

7.80

0

-

-

碳纖維

2.05

230

1.5

1.76

-

-

-

高模量聚酯

3.57

110

3.5

0.97

0

16.5

150

聚苯并咪唑(PBI)

0.28

5.6

30

1.40

1.5

41

550


      由表可見,PBO纖維的強(qiáng)度、模量、耐熱性和抗燃性,特別是PBO纖維的強(qiáng)度不僅超過鋼纖維,而且可凌駕于碳纖維之上。此外,PBO纖維的耐沖擊性、耐摩擦性和尺寸穩(wěn)定性均很優(yōu)異,并且質(zhì)輕而柔軟,是極其理想的紡織原料。


      PBO纖維的優(yōu)異性能決定了它的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣闊:

      (1)長(zhǎng)絲的應(yīng)用,可用于輪胎、膠帶(運(yùn)輸帶)、膠管等橡膠制品的補(bǔ)強(qiáng)材料;各種塑料和混凝土等的補(bǔ)強(qiáng)材料;彈道導(dǎo)彈和復(fù)合材料的增強(qiáng)組分;纖維光纜的受拉件和光纜的保護(hù)膜;電熱線、耳機(jī)線等各種軟線的增強(qiáng)纖維;繩索和纜繩等高拉力材料;高溫過濾用耐熱過濾材料;導(dǎo)彈和子彈的防護(hù)設(shè)備、防彈背心、防彈頭盔和高性能航行服;網(wǎng)球、快艇、賽艇等體育器材;高級(jí)擴(kuò)音器振動(dòng)板、新型通訊用材料;航空航天用材料等。

      (2)短切纖維和和漿粕的應(yīng)用,可用于摩擦材料和密封墊片用補(bǔ)強(qiáng)纖維;各種樹脂、塑料的增強(qiáng)材料等。

      (3)紗線的應(yīng)用,可用于消防服;爐前工作服、焊接工作服等處理熔融金屬現(xiàn)場(chǎng)用的耐熱工作服;防切傷的保護(hù)服、安全手套和安全鞋;賽車服、騎手服;各種運(yùn)動(dòng)服和活動(dòng)性運(yùn)動(dòng)裝備;Carrace飛行員服;防割破裝備等。

      (4)短纖維的應(yīng)用,主要用于鋁材擠壓加工等用的耐熱緩沖墊氈;高溫過濾用耐熱過濾材料;熱防護(hù)皮帶等。




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