PBO纖維具有密度小、強(qiáng)度大、模量高、耐高溫等優(yōu)點(diǎn),同時(shí)也存在著表面化學(xué)惰性、橫向抗壓縮性能差和紫外耐受性差的缺點(diǎn),抗紫外性能差是造成PBO纖維在使用中損耗的最重要原因,阻礙PBO纖維的更廣泛應(yīng)用。近年來(lái)PBO纖維抗紫外性能的研究受到了研究者的廣泛關(guān)注,目前雖有大量文獻(xiàn)針對(duì)PBO纖維抗紫外光性能差的缺陷進(jìn)行改性,但這些改性方法存在對(duì)纖維損傷較大、改性步驟繁瑣、改性效果不持久等缺點(diǎn)。本論文通過(guò)直接配位Fe³⁺離子和以金屬有機(jī)框架（ZIF8和ZIF8/67）為媒介配位Fe³⁺離子的方法對(duì)PBO纖維表面實(shí)施改性,利用Fe³⁺離子的熒光效應(yīng)增強(qiáng)PBO纖維的抗紫外性能,同時(shí)此改性策略作用條件溫和,對(duì)纖維力學(xué)性能損傷小。本論文首先設(shè)計(jì)合成了兩種金屬有機(jī)框架ZIF8和ZIF8/67,并探究了具有最佳形貌和最適粒徑的合成條件。探究結(jié)果表明,當(dāng)金屬鹽濃度為0.25 mol/L、2-甲基咪唑濃度為1.00 mol/L、振蕩頻率為120 r/min,溫度為25°C室溫時(shí)可以合成具有最佳形貌和粒徑的ZIF8（730 nm）和ZIF8/67（94... 

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

PBO纖維結(jié)構(gòu)單元的分子式但與此同時(shí)、PBO纖維也具有一些缺陷，例如：表面光滑，表面化學(xué)惰性

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-3-1.2.2PBO纖維的表面改性方法1.2.2.1化學(xué)刻蝕處理PBO纖維的化學(xué)刻蝕常選用強(qiáng)酸來(lái)進(jìn)行，刻蝕后的纖維可以獲得更大的剪切強(qiáng)度值，但纖維的結(jié)晶結(jié)構(gòu)會(huì)被破壞，使纖維的機(jī)械強(qiáng)度下降。趙蕾[15]等人使用混酸來(lái)對(duì)PBO纖維進(jìn)行改性，用濃度為60%的甲基磺酸(MSA)溶液和濃度為60%的硫酸配成混酸溶液，常溫下將PBO纖維置于混酸中，刻蝕后的PBO纖維表面在SEM下觀察出了明顯的凸起和溝槽。當(dāng)混酸比例為2:1，處理時(shí)間為6h時(shí)，與未改性的PBO纖維相比，刻蝕后的PBO纖維與環(huán)氧樹(shù)脂的IFSS值提高了28.1%，拉伸強(qiáng)度降低了16.8%；當(dāng)混酸比例為1:2，處理時(shí)間為8h時(shí)，刻蝕后的PBO纖維與環(huán)氧樹(shù)脂的IFSS值提高了36.3%，拉伸強(qiáng)度值下降了2.8%。1.2.2.2偶聯(lián)劑處理偶聯(lián)劑處理是指將一層偶聯(lián)劑分子附著在PBO纖維的表面，從而把偶聯(lián)劑的活性基團(tuán)引到纖維表面，達(dá)到提高纖維與樹(shù)脂基之間IFSS值的目的。優(yōu)點(diǎn)是對(duì)纖維力學(xué)強(qiáng)度損傷小而且可以引入特定的官能團(tuán)，缺點(diǎn)是纖維與偶聯(lián)劑結(jié)合之前需要經(jīng)過(guò)預(yù)處理，工藝的復(fù)雜程度有所增加。Gu[16]等人通過(guò)超聲振動(dòng)輔助研究了γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-560)硅烷偶聯(lián)劑對(duì)聚對(duì)苯二甲酸2,6-苯并二噁唑(HMPBO)纖維的表面改性(結(jié)合方式如圖1-2所示)。結(jié)果表明，經(jīng)過(guò)KH-560處理后，極性羥基被成功引入到HMPBO纖維表面，增加了HMPBO纖維的表面粗糙度。此外，處理后的HMPBO纖維機(jī)械強(qiáng)度保持率良好，HMPBO纖維的單絲拔出強(qiáng)度從0.94MPa提高至1.07MPa。圖1-2硅烷偶聯(lián)劑改性PBO纖維的流程[16]

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-5-低，纖維的鉤力增加14.0%，力學(xué)強(qiáng)度幾乎沒(méi)有損失，輻射后PBO纖維復(fù)合材料的納米壓縮模量和彎曲強(qiáng)度也分別增加了21.0%和22.7%。圖1-3γ射線(xiàn)輻射改性PBO纖維的機(jī)理[22]1.2.2.6超臨界流體處理超臨界流體是指，將處于氣態(tài)平衡的物質(zhì)升溫升壓，直至其氣液兩相界面消失所得到的狀態(tài)。超臨界流體同時(shí)具備氣體與液體的優(yōu)點(diǎn)，而且對(duì)環(huán)境污染小，但這種方法目前報(bào)道較少，而且不利于量產(chǎn)。改性原理是：這一狀態(tài)下物質(zhì)的物理性質(zhì)會(huì)發(fā)生很大變化，可以是使PBO纖維表面產(chǎn)生多種活性基團(tuán)。劉長(zhǎng)興[23]利用超臨界二氧化碳(scCO2)對(duì)PBO纖維進(jìn)行改性，處理后纖維的單絲拉伸強(qiáng)度增加了9.71%，拉伸模量提高了6.54%，分解溫度由650°C提升至700°C。1.2.2.7生物載體處理生物載體處理是指將生物酶引入到PBO纖維表面，對(duì)其表面進(jìn)行改性。該方法因?yàn)榉磻?yīng)條件溫和、對(duì)纖維損傷孝對(duì)環(huán)境污染小，近年來(lái)受到研究人員的關(guān)注，但該方法尚不成熟，還存在著處理時(shí)間長(zhǎng)、改性效果有限等缺點(diǎn)。Wang[24]等人利用過(guò)氧化物酶和過(guò)氧化氫對(duì)PBO纖維進(jìn)行表面改性，其改性過(guò)程如圖1-4所示。結(jié)果表明，改性后的PBO纖維與乙二醇的接觸角減小，X射線(xiàn)光電子能譜也表明一種新的碳(酯基中的碳)結(jié)合在纖維表面，在PBO纖維上負(fù)載了活性基團(tuán)。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
[1]界面自修復(fù)PBO纖維復(fù)合材料的制備與表征[D]. 于龍.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2019
[2]采用α-TDMACuPc改性PBO纖維及其耐紫外老化性能的研究[D]. 王偉平.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2018
[3]聚苯撐苯并二噁唑改性聚合物的制備及結(jié)構(gòu)性能的研究[D]. 曹佳.東華大學(xué) 2010
[4]超臨界流體對(duì)PBO纖維表面改性處理的研究[D]. 劉大興.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2009



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