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PBO纤维热处理的研究

日期:2011-05-19浏览:1897次

PBO纤维热处理的研究

PBO(聚亚苯基并二噁唑)纤维是高强度、高模量、耐高温的超级纤维。其应用领域广泛,是制备轻质高强先进复合材料,防弹抗冲击材料及各种耐热、阻燃、耐剪、耐磨材料基本成分。

为提高PBO纤维的强度和模量,需将纺出的原丝进行热处理,本文研究了热处理温度,时间,张力对纤维的结构和性能的影响。

1)首先对原丝(AS纤维)和热处理纤维HM纤维)进行了DSC测定分析,其结果如图1

从图1中可以看出,不仅AS纤维在330℃,而且HM纤维在350℃左右处均出现结晶放热峰。在纺丝过程中原丝经拉伸取向,经历过一次结晶过程,在热处理过程中出现的结晶现象为二次结晶。HM纤维的结晶放热峰说明热处理后的纤维晶体结构仍不完善,因而在DSC测定的升温过程中还会出现结晶现象,但是其开始结晶的温度(297℃)要高于AS纤维开始结晶的温度(236℃)。二次结晶使聚合物结晶度进一步增大,由X射线衍射分析得到的有序结构尺寸也随之增大。

2)研究了不同的热处理条件对纤维力学性能的影响。

1描述了不同的热处理时间对纤维力学性能的影响。其中,热处理温度为600℃,张力为0.1N

随着热处理时间的延长,纤维强度增大,模量增大。这是由于纤维的多孔网络结构在张力及高温下得到进一步的拉伸。热处理消除了纤维分子间的内应力和凝固过程产生的孔隙,使纤维在轴向的取向度提高,降低纤维断裂伸长,强度增加,模量增大。热处理过程中有时甚至出现表面磨损超过强度增加的情况。

2描述了不同热处理温度对纤维力学性能的影响。其中,热处理时间为30S,张力为0.1N

从表2中可以看出,热处理温度提高,纤维模量增强,但是炉温升到600℃和650℃的强度减弱比较多,这与热处理时纤维受到的损伤有关。

2描述了同一样品不同热处理张力对纤维力学性能的影响,其中,热处理温度为600℃,热处理时间为20S

随着热处理张力增大,纤维在轴向的取向排列更紧密有序,使PBO分子链的结构更规整,纤维的强度与模量明显增强。

综上所述,经过张力下的热处理,减少了纤维的内应力和凝固过程中产生的孔隙,使纤维在轴向取向度提高,断裂伸长减小,强度增大,模量增大。且处理温度,时间,张力对HM纤维强度、模量提高均有明显的影响。

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