聚對苯撐苯并雙噁唑（PBO）纖維為剛性棒狀液晶高分子,具有優(yōu)異的力學(xué)性能,熱穩(wěn)定性能和阻燃效果,在航空航天先進(jìn)結(jié)構(gòu)復(fù)合材料領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。然而性能如此優(yōu)異的PBO纖維仍存在一些缺點(diǎn),如實(shí)際模量與理論計(jì)算模量差距較大,實(shí)際模量僅為理論模量的15%。因此,本文以提高PBO纖維的力學(xué)性能和耐熱性能為主要目標(biāo)。針對目前PBO纖維在制備過程中在聚合、紡絲、水洗和熱處理等過程中存在的問題進(jìn)一步優(yōu)化PBO纖維制備工藝。同時(shí),受到多壁碳納米管（MWCNTs）增強(qiáng)PBO纖維的啟發(fā),結(jié)合二維碳材料的優(yōu)異的力學(xué)性能和耐熱性能,分別制備了納米石墨片（NGO）,氧化石墨烯納米帶（GONRs）和氧化石墨烯（GO）-PBO復(fù)合纖維,著重分析三種不同復(fù)合纖維在結(jié)構(gòu)與性能方面的差異。同時(shí)與傳統(tǒng)MWCNTs增強(qiáng)PBO的復(fù)合纖維在性能方面進(jìn)行對比,分析對PBO纖維性能增強(qiáng)效果的差異。另外,研究采用原位聚合方式與共混方式對制備PBO復(fù)合纖維在性能方面的差異,為制備性能更加優(yōu)異的PBO復(fù)合纖維進(jìn)行早期探索。通過研究PBO纖維在聚合、紡絲、水洗和熱處理工藝參數(shù),確定了最佳聚合和紡絲工藝條件。觀察PBO聚合物在聚合過程粘度的變... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：140 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

PBO分子結(jié)構(gòu)式Fig.1-1MolecularstructureofPBO

圖 1-2 美國航空航天局在國際空間站對不同聚合物進(jìn)行腐蝕和污染實(shí)驗(yàn)[15](a) 實(shí)驗(yàn)前照片, (b) 實(shí)驗(yàn)后照片ig. 1-2 NASA’s experiment on different polymer erosion and contamination at the internatiospace station[15] Photograph of different polymer before testing, (b) Photograph of different polymer after te優(yōu)異的綜合性能決定 PBO 纖維多方面的應(yīng)用前景。民用方面，作為絕緣料，PBO 纖維已經(jīng)逐步替代傳統(tǒng)的一些有機(jī)纖維，例如：石棉纖維或者等。PBO 纖維可以制造為耐熱溫度超過 350℃的墊材，如高溫過濾材料護(hù)材料、耐熱工作服、爐前工作服、焊接工作服等。結(jié)合耐磨性、高強(qiáng)性，在力學(xué)增強(qiáng)材料、耐腐蝕材料等方面應(yīng)用廣泛。包括建筑和橋梁等凝土加強(qiáng)筋，橋梁纜索，建筑物加固修復(fù)材料等[20]。在運(yùn)輸交通方面上 PBO 纖維可用于作為橡膠制品例如輪胎、運(yùn)輸帶等的補(bǔ)強(qiáng)材料。在電子，PBO 纖維可用來制作電熱線、印刷電路板、耳機(jī)線等軟線，也可用在光纜的保護(hù)膜中。在日常運(yùn)動(dòng)器材應(yīng)用方面，由于 PBO 纖維質(zhì)輕高強(qiáng)，造高級弓弦、釣魚竿、滑雪板、賽艇橫梁外殼、自行車車架等器材，同制造各種安全手套、安全鞋、賽車服等防傷害保護(hù)服[21,22]。PBO 纖維在

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)博士學(xué)位論文體的官能團(tuán)摩爾比含量不發(fā)生變化，最終聚合物分子量分布均一。基本思路 DAR 單體鹽酸鹽與對苯二甲酸直接反應(yīng)，升高溫度發(fā)生自縮聚過程，圖 1-應(yīng)方程式。該方法的優(yōu)點(diǎn)在于免掉了單體去除氯化氫的過程，保護(hù)單體，節(jié)應(yīng)時(shí)間。但是此方法的缺點(diǎn)在于由于氯化氫沒有去除，在反應(yīng)后期，由于粘加，氯化氫的排除變得困難，從而使反應(yīng)不完全，聚合物分子量低。圖 1-5 絡(luò)合鹽法合成 PBO聚合物Fig.1-5 Synthesis of PBO polymer by complex salt method.2.4三甲基硅烷基化法三甲基硅烷基化法[33]制備 PBO 聚合物，主要是將單體 DAR 與三甲基硅生成 N,N,O,O-均四三甲基硅氮烷。生成的中間體與對苯二甲酰氯進(jìn)一步發(fā)反應(yīng)，最終高溫度閉環(huán)制備 PBO聚合物，圖 1-6為制備方程式。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]PBO纖維成形過程中水洗工藝研究[J]. 江曉玲,楊勝林,金俊弘,李光,賈華明.  合成纖維工業(yè). 2018(05)
[2]熱處理對PBO纖維結(jié)構(gòu)和性能的影響[J]. 江曉玲,未雨濃,楊勝林,金俊弘,李光,賈華明.  合成技術(shù)及應(yīng)用. 2018(03)
[3]PBO纖維的老化與防護(hù)[J]. 姜婉嘉,王艷紅,黎俊,劉麗,黃玉東.  合成纖維工業(yè). 2018(02)
[4]聚對苯撐苯并雙噁唑纖維改性技術(shù)的研究進(jìn)展[J]. 盧姍姍,王艷紅,胡楨,黃玉東.  合成纖維工業(yè). 2018(01)
[5]PBO纖維的開發(fā)及應(yīng)用[J]. 史紀(jì)友,李磊,繆金根,王賀團(tuán),沈志剛.  合成纖維工業(yè). 2017(03)
[6]高性能纖維的性能及應(yīng)用[J]. 孫曉婷,郭亞.  成都紡織高等�？茖W(xué)校學(xué)報(bào). 2017(02)
[7]高性能纖維及其復(fù)合材料的研究與應(yīng)用[J]. 郭云竹.  纖維復(fù)合材料. 2017(01)
[8]PBO纖維的性能及應(yīng)用[J]. 董曉寧,尉霞,郭昌盛.  成都紡織高等專科學(xué)校學(xué)報(bào). 2016(02)
[9]國產(chǎn)PBO纖維研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 郭玲,趙亮,胡娟,許偉,嚴(yán)家策.  高科技纖維與應(yīng)用. 2014(02)
[10]高性能PBO纖維的開發(fā)和應(yīng)用[J]. 李旭,王鳴義,錢軍,朱剛,林雪梅.  合成纖維. 2010(06)



本文編號：2920073