21世纪超级纤维PBO
| 日期：04-11-12 20:31:11 编辑：亚洲纺织联盟网 |
21世纪超级纤维PBOPBO是聚对苯并双口恶唑纤维(Poly-p-phenyl ene benzobisthiazole)简称,是20世纪80年代美国为发展航天航空事业而开发的复合材料,是含有杂环芳香族的聚先胺家族中最有发展前途的一员,被誉为21世纪超级纤维,其商品名为柴隆(Zylon),现已正式上市,正在开发单纤维复合材料的用途. PBO是由美国空军空气动力学开发研究人员发明的,首先由美国斯坦福(Stamford)大学研究所(SRI)拥有聚苯并唑的基本专利,道(DOW)化学公司得其全世界实施权进行工业化开发.1990年由道一巴迪许化纤公司购买了PBO纤维.1994年,日本东洋纺公司得到道一巴迪许化纤公司特许,出巨资30亿日元建成了400吨/年PBO单体和180吨/年纺丝生产线,并于1995年春开始投入部分机械化生产,2000年的生产能力将达到380吨/年,2003年达500吨/年,2008年达到1000吨/年. PBO是由4,6一二氨基苯酚食盐酸盐(二氨基间苯二酚盐酸盐)与对苯二甲酸磷酸(PPA)为溶液缩聚而制得,也可利用P-20-5脱水进行缩聚:PPA既是溶剂,也是缩聚催化剂.单体二氨基间苯二酚的合成,美国道化学公司开发成功以三氯苯为起始原料进行合成,这样在合成过程中不会生成异构体,收率很高,对PBO的工业生产起了很大的作用. 聚合物纺丝液用干一湿式纺丝法纺丝、水洗、干燥.纺丝液溶至液晶性,用液晶纺丝法纺丝时能形成伸直链接构,初纺丝(AS丝—标准型)就具有3.53N/tex以上的强度和10.84N/tex以上的弹性模量.为了提高模量,可在600℃的温度中进行热处理,得到模量达176.4N/tex而强度保持不变的高弹丝(HM丝—高模量型).PBO作为21世纪超性能纤维,具有十分优异的物理机械性能和化学性能,其强力、模量为Kevlar(凯夫拉)纤维的2倍兼有同芳纶热阻燃的性能,而且物理化学性能完全超过迄今在高性能纤维领域高于领先地位的Kevlar纤维.一根直径为1毫米的PBO细丝可吊起450千克的重量,其强度是钢丝纤维的10倍以上.PBO纤维的各项性能与其它纤维的比较如下:表1 PBO与其它高性能纤维的性能比较性能指针 断裂强度 模 量 断裂伸长度 密 度纤维品种 N/tex Gpa % g/cmZylon HM 3.7 280 2.5 1.56Zylon AS 3.7 180 3.5 1.54对位芳族聚先 胺 1.95 17109 2.4 1.45同位芳族聚先 胺 0.47 17 22 1.38钢纤维 0.35 200 1.4 7.80碳纤维 2.05 230 1.5 1.76高模量聚酯 3.57 110 3.5 0.97聚苯并咪唑(PBI) 0.28 5.6 30 1.40由表可见,PBO纤维的强度、模数、耐热性和抗燃性,特别是PBO纤维的强度不仅超过钢纤维,而且可凌驾于碳纤维之上.此外,PBO纤维的耐冲击性,摩擦性和尺寸稳定性均很优异,并且质轻而柔软,是极其理想的纺织原料.PBO纤维的优异性能决定了它的应用领域十分广阔:(1) 长丝的应用,可用于轮胎、胶带(运输带)、胶管等橡胶制品的补强材料,各种塑料和混凝土等的补强材料;弹道导弹和复合材料的增强组分;纤维缆的受拉件和光缆的保护膜;电热线、耳机线等各种软线的增强纤维;绳和缆绳等高拉力材料;高温过滤用耐热过滤材料;导弹和子弹的防护设备,防弹背心、防弹头盔和高性能航行服;网球、快艇、赛艇等体育器材;高频扩音器振动板、新型通讯用材料;航空航天用材料等.(2) 短切纤和和浆粕的应用,可用于摩擦材料和密封垫片用补强纤维;各类原脂、塑料的增强材料等.(3) 纱线的应用,可用于消防服;炉前工作服、焊接工作服等处理熔融金工场用的耐热工作服;防切伤的保护、安全手套和安全鞋;赛车服、骑手服;各种运动服和活动性运动装备;Carrace飞行员服;防割破装备等.(4) 短纤维的应用,主要用于铝材挤压加工等用的耐热缓冲垫毡;高温过滤,耐热过滤材料;热防护皮带等.
