PBO纤维及复合材料研究进展.pdf

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1、张鹏，等：PBO纤维及复合材料研究进展107PBO纤维及复合材料研究进展张鹏金子明宫平郭忠仁钟蔚华曲志敏(中国兵器工业集团第五三研究所，济南250031)摘要介绍了聚对苯撑苯并二恶唑(PBO)纤维国内外研究概况，综述了PBO纤维复合材料的研究概况及应用领域，并对今后PBO纤维复合材料的发展做出展望。关键词PBO纤维性能复合材料应用展望随着世界航空航天、武器装备和其它尖端科技的快速发册PBO商标为Zylon。根据东洋纺对Zylon的发展计划，展，以高强度、高模量、耐高温、阻燃为特征，具有战略意义的2008年达到1000t。至今日本东洋纺公司仍然是世界上唯高性能纤维得到

2、了各国的重视。以芳纶、碳纤维为代表的高一一家可以进行商业化生产PBO纤维的公司。目前只有日性能纤维的应用，极大地提高了欧、美、日等发达国家的国本具有PBO单体DAR的工业生产能力，但同样存在原料有防、科技、经济竞争力。与此同时，强大的经济支撑使他们继限、价格高、硝化过程废酸处理难、三废处理易产生剧毒物质续开展性能更加优良的高性能纤维的研究，聚对苯撑苯并二等问题，PBO主要是作为军需品对欧美和日本销售，对我恶唑(PBO)纤维便：是其中的翘楚。国禁销，且价格昂贵。PBO是一种液晶芳香族杂环聚合物，合成PBO主要单2．2国内PBO纤维发展概况体之一为4，6一二氨基间苯二酚

3、(DAR)。目前PBO纤维产品我国的PBO研究在20世纪90年代已有报道。吴平平分为两种：一种是直接通过纺丝生成的纤维，称为初生丝或等主要研究了由DAR合成PBO的缩聚反应，并对PBO进初生纤维(AS)；另一种是经热处理的纤维，称为高模丝或高行性能表征，当时研究的PBO的特性黏度为11．4dL／g，成膜模纤维(HM)。PBO纤维是继Kevlar纤维之后出现的又一种后拉伸强度仅为I．20GPa，其性能远未达到Kevlar纤维。由高性能纤维，被誉为21世纪超级纤维J。于合成PBO的原料DAR国内没有生产，进口试剂价格昂贵，1PBO纤维性能在一定程度上也限制了PBO研究。

4、90年代后期，该项工作PBO纤维具有的5．8GPa拉伸强度和270GPa初始模有所停滞。直到90年代末，东洋纺宣布获得高性能Zylon量、68％的极限氧指数以及650℃的分解温度等主要性能指时，国内的高校、科研院所和相关单位开始重视这一课题。标，均属目前有机和无机纤维之最，有着“纤维之王”的美称。华东理工大学J、浙江工业大学对合成PBO的原料DAR表1为Zylon纤维与其它纤维的性能比较。进行了研究；东华大学、上海交通大学”、哈尔滨工业大表lPBO纤维与其它纤维比较学、西安交通大学、同济大学、中国航天科技集团四纤维拉伸拉伸弹密度／回潮极限氧分解温院四十三所和哈尔滨玻

5、璃钢研究所¨等则对PBO的种类强度／性模量／g指数／GPaGPa．em率／％％度／℃合成工艺、PBO纤维的制备与性能、PBO纤维增强复合材料Zvlon—AS5．8O180．O1．542．068650的性能和应用进行了研究。Zvlon—HM5．80270．01．560．6686502006年2月大连化工研究所宣布，开发成功DAR盐酸对位芳纶2．82109．01．454．529550盐的合成新工艺。与现有工艺相比，该院研发的全新DAR问位芳纶O．6817．O1．384．529400PE．HD2．05l1O．O0．97盐酸盐合成工艺路线具有原料易得、工艺简单、收率高、污染

6、聚苯并咪唑0．405．61．401．541550小、产品纯度高等明显优点，原料可以回收利用。这一具有碳纤维17oo5．10229．01．80677国际先进水平的技术目前已得到国家科技部的支持。该技2PBO纤维发展概况术既填补了我国在PBO中间体方面的空白，也为研制高性2．1国外PBO纤维发展概况能的PBO制品提供了可靠的原料保障。20世纪70年代，PBO的研究开始起步。美国空军材料2005年北京特斯顿新材料技术发展有限公司的PBO纤研究室于1980年首先合成出聚芳杂环液晶高分子PBOJ。维制备技术项目的小试成果通过上海市科委组织的技术鉴首先由美国斯坦福大学研究所拥有

7、PBO的基本专利，DOW定。目前该公司已启动了PBO项目中试前的试验线项目，化学公司取得受权进行工业化开发。1991年DOW公司和技术合作方为上海交通大学、东华大学。洗酸和聚合等关键日本东洋纺公司合作J，共同开发PBO纺丝技术，使PBO纤工艺优化工作一旦完成，就将具备进行PBO纤维工业化生维的强度和模量大幅度上升，达到聚对苯二甲酰对苯二胺产的技术条件。(PPTA)纤维的两倍。1995年日本东洋纺公司开始部分工业化生产PBO。1998年年产200t的生产装置正式投产，注收稿日期：2011—08—11108工程塑料应用2011年，第39卷，第1O期3PBO纤维复合材