PBO纖維及復(fù)合材料研究進(jìn)展.pdf

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1、張鵬，等：PBO纖維及復(fù)合材料研究進(jìn)展107PBO纖維及復(fù)合材料研究進(jìn)展張鵬金子明宮平郭忠仁鐘蔚華曲志敏(中國(guó)兵器工業(yè)集團(tuán)第五三研究所，濟(jì)南250031)摘要介紹了聚對(duì)苯撐苯并二惡唑(PBO)纖維國(guó)內(nèi)外研究概況，綜述了PBO纖維復(fù)合材料的研究概況及應(yīng)用領(lǐng)域，并對(duì)今后PBO纖維復(fù)合材料的發(fā)展做出展望。關(guān)鍵詞PBO纖維性能復(fù)合材料應(yīng)用展望隨著世界航空航天、武器裝備和其它尖端科技的快速發(fā)冊(cè)PBO商標(biāo)為Zylon。根據(jù)東洋紡對(duì)Zylon的發(fā)展計(jì)劃，展，以高強(qiáng)度、高模量、耐高溫、阻燃為特征，具有戰(zhàn)略意義的2008年達(dá)到1000t。至今日本東洋紡公司仍然是世界上唯高性能纖維得到

2、了各國(guó)的重視。以芳綸、碳纖維為代表的高一一家可以進(jìn)行商業(yè)化生產(chǎn)PBO纖維的公司。目前只有日性能纖維的應(yīng)用，極大地提高了歐、美、日等發(fā)達(dá)國(guó)家的國(guó)本具有PBO單體DAR的工業(yè)生產(chǎn)能力，但同樣存在原料有防、科技、經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力。與此同時(shí)，強(qiáng)大的經(jīng)濟(jì)支撐使他們繼限、價(jià)格高、硝化過(guò)程廢酸處理難、三廢處理易產(chǎn)生劇毒物質(zhì)續(xù)開(kāi)展性能更加優(yōu)良的高性能纖維的研究，聚對(duì)苯撐苯并二等問(wèn)題，PBO主要是作為軍需品對(duì)歐美和日本銷售，對(duì)我惡唑(PBO)纖維便：是其中的翹楚。國(guó)禁銷，且價(jià)格昂貴。PBO是一種液晶芳香族雜環(huán)聚合物，合成PBO主要單2．2國(guó)內(nèi)PBO纖維發(fā)展概況體之一為4，6一二氨基間苯二酚

3、(DAR)。目前PBO纖維產(chǎn)品我國(guó)的PBO研究在20世紀(jì)90年代已有報(bào)道。吳平平分為兩種：一種是直接通過(guò)紡絲生成的纖維，稱為初生絲或等主要研究了由DAR合成PBO的縮聚反應(yīng)，并對(duì)PBO進(jìn)初生纖維(AS)；另一種是經(jīng)熱處理的纖維，稱為高模絲或高行性能表征，當(dāng)時(shí)研究的PBO的特性黏度為11．4dL／g，成膜模纖維(HM)。PBO纖維是繼Kevlar纖維之后出現(xiàn)的又一種后拉伸強(qiáng)度僅為I．20GPa，其性能遠(yuǎn)未達(dá)到Kevlar纖維。由高性能纖維，被譽(yù)為21世紀(jì)超級(jí)纖維J。于合成PBO的原料DAR國(guó)內(nèi)沒(méi)有生產(chǎn)，進(jìn)口試劑價(jià)格昂貴，1PBO纖維性能在一定程度上也限制了PBO研究。

4、90年代后期，該項(xiàng)工作PBO纖維具有的5．8GPa拉伸強(qiáng)度和270GPa初始模有所停滯。直到90年代末，東洋紡宣布獲得高性能Zylon量、68％的極限氧指數(shù)以及650℃的分解溫度等主要性能指時(shí)，國(guó)內(nèi)的高校、科研院所和相關(guān)單位開(kāi)始重視這一課題。標(biāo)，均屬目前有機(jī)和無(wú)機(jī)纖維之最，有著“纖維之王”的美稱。華東理工大學(xué)J、浙江工業(yè)大學(xué)對(duì)合成PBO的原料DAR表1為Zylon纖維與其它纖維的性能比較。進(jìn)行了研究；東華大學(xué)、上海交通大學(xué)”、哈爾濱工業(yè)大表lPBO纖維與其它纖維比較學(xué)、西安交通大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、中國(guó)航天科技集團(tuán)四纖維拉伸拉伸彈密度／回潮極限氧分解溫院四十三所和哈爾濱玻

5、璃鋼研究所¨等則對(duì)PBO的種類強(qiáng)度／性模量／g指數(shù)／GPaGPa．em率／％％度／℃合成工藝、PBO纖維的制備與性能、PBO纖維增強(qiáng)復(fù)合材料Zvlon—AS5．8O180．O1．542．068650的性能和應(yīng)用進(jìn)行了研究。Zvlon—HM5．80270．01．560．6686502006年2月大連化工研究所宣布，開(kāi)發(fā)成功DAR鹽酸對(duì)位芳綸2．82109．01．454．529550鹽的合成新工藝。與現(xiàn)有工藝相比，該院研發(fā)的全新DAR問(wèn)位芳綸O．6817．O1．384．529400PE．HD2．05l1O．O0．97鹽酸鹽合成工藝路線具有原料易得、工藝簡(jiǎn)單、收率高、污染

6、聚苯并咪唑0．405．61．401．541550小、產(chǎn)品純度高等明顯優(yōu)點(diǎn)，原料可以回收利用。這一具有碳纖維17oo5．10229．01．80677國(guó)際先進(jìn)水平的技術(shù)目前已得到國(guó)家科技部的支持。該技2PBO纖維發(fā)展概況術(shù)既填補(bǔ)了我國(guó)在PBO中間體方面的空白，也為研制高性2．1國(guó)外PBO纖維發(fā)展概況能的PBO制品提供了可靠的原料保障。20世紀(jì)70年代，PBO的研究開(kāi)始起步。美國(guó)空軍材料2005年北京特斯頓新材料技術(shù)發(fā)展有限公司的PBO纖研究室于1980年首先合成出聚芳雜環(huán)液晶高分子PBOJ。維制備技術(shù)項(xiàng)目的小試成果通過(guò)上海市科委組織的技術(shù)鑒首先由美國(guó)斯坦福大學(xué)研究所擁有

7、PBO的基本專利，DOW定。目前該公司已啟動(dòng)了PBO項(xiàng)目中試前的試驗(yàn)線項(xiàng)目，化學(xué)公司取得受權(quán)進(jìn)行工業(yè)化開(kāi)發(fā)。1991年DOW公司和技術(shù)合作方為上海交通大學(xué)、東華大學(xué)。洗酸和聚合等關(guān)鍵日本東洋紡公司合作J，共同開(kāi)發(fā)PBO紡絲技術(shù)，使PBO纖工藝優(yōu)化工作一旦完成，就將具備進(jìn)行PBO纖維工業(yè)化生維的強(qiáng)度和模量大幅度上升，達(dá)到聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺產(chǎn)的技術(shù)條件。(PPTA)纖維的兩倍。1995年日本東洋紡公司開(kāi)始部分工業(yè)化生產(chǎn)PBO。1998年年產(chǎn)200t的生產(chǎn)裝置正式投產(chǎn)，注收稿日期：2011—08—11108工程塑料應(yīng)用2011年，第39卷，第1O期3PBO纖維復(fù)合材