聚苯撐苯并二噁唑改性聚合物(DHPBO)的制備及結(jié)構(gòu)性能研究.pdf

1、聚對苯撐苯并二嗯唑(PBO)纖維具有具有高強、高模、耐高溫及阻燃等優(yōu)異特性,具有巨大的應(yīng)用前景。PBO纖維表面相對惰性,耐壓縮性能及紫外穩(wěn)定性能不足,提高PBO纖維與樹脂的粘結(jié)力以及增強其紫外穩(wěn)定性具有重要意義。
　　本文通過共聚合在PBO剛性大分子鏈上引入羥基基團,以增加PBO纖維的極性,改善其表面性能和壓縮性能。由4,6-二氨基間苯二酚鹽酸鹽(DAR)和對苯二甲酸(TA),再加入一定比例的2,5-二羥基對苯二甲酸(DHTA),

2、在多聚磷酸(PPA)介質(zhì)中共縮聚制備了不同羥基基團含量的改性PBO液晶聚合物DHPBO,通過紅外光譜、元素分析等方法證實了聚合物的結(jié)構(gòu)。將聚合得到的DHPBO/PPA液晶溶液經(jīng)干噴濕紡工藝成型了DHPBO纖維,并對其力學性能、聚集態(tài)結(jié)構(gòu)、熱穩(wěn)定性能進行了分析。DHPBO-5mol％纖維的拉伸強度達到了5.24GPa,DHPBO-10%纖維的拉伸強度也達到了5.05GPa。通過X射線衍射研究了羥基基團含量對DHPBO纖維聚集態(tài)結(jié)構(gòu)的影響,

3、結(jié)果表明隨著羥基基團含量的增加,纖維的結(jié)晶度逐漸降低。DHPBO纖維保持了優(yōu)良的耐熱性能,氮氣中的熱分解溫度達到667℃。通過液體與纖維表面接觸角的測定,分析研究了DHPBO纖維的表面性能。接觸角的測試結(jié)果表明,羥基基團(-OH)引入大分子主鏈之后,DHPBO纖維對水和乙醇的浸潤性能得到改善,接觸角減小,表面自由能增加,且羥基基團含量越大,改善效果越明顯。DHPBO-5%纖維與水的接觸角從PBO的71.4°減小到66.0°,DHPBO-

4、50%纖維的接觸角減小到了50.7°;DHPBO-5%纖維的表面自由能從PBO的35.5 mJ/m~2增大到39.57mJ/m~2,DHPBO-50%纖維的表面自由能則增大到了50.25mJ/m~2。利用微脫粘測試和SEM觀察研究了DHPBO纖維/環(huán)氧樹脂的界面粘結(jié)性能,引入羥基基團可以使其得到明顯提高。DHPBO-5%、DHPBO-10%、DHPBO-20%、DHPBO-50%纖維/環(huán)氧樹脂的界面剪切強度(IFSS)與PBO纖維/環(huán)氧

5、樹脂(IFSS=9.69MPa)相比,分別提高了71.73%、92.55%、77.85和56.33%,達到了16.83MPa、18.87MPa、17.43 MPa及15.32MPa。復(fù)合材料破壞形貌的SEM分析也顯示出纖維界面粘結(jié)性能明顯改善,由原來界面破壞變成復(fù)合材料基體的部分破壞。單纖維壓縮彎曲試驗顯示出DHPBO纖維的壓縮彎曲性能也得到了明顯改善?？疾炝薖BO、DHPBO纖維在紫外加速老化條件下的紫外穩(wěn)定性能。DHPBO纖維在紫外