1. Historie vývoje
PBO byl vynalezen výzkumníky vývoje aerodynamiky letectva. Za prvé, Stanford University Research Institute (SRI) v USA vlastní základní patent polybenzoazolu. Později byla společnosti Dow Chemical Company ze Spojených států povoleno vyvíjet PBO na průmyslovém základě a zároveň zlepšovat původní metodu syntézy monomerů. Nový proces neprodukuje téměř žádné vedlejší produkty izomeru, což zvyšuje výtěžek syntetického monomeru a vytváří základ pro industrializaci. V roce 1990 koupila japonská společnost Toyo Textile Company patentovou technologii PBO od společnosti Dow Chemical Company v USA. V roce 1991 bylo vlákno PBO vyvinuto společností Do-i-Badish Chemical Fiber Company na zařízení Toyo Textile Company v Japonsku, což výrazně zvýšilo pevnost a modul PBO vlákna a dosáhlo dvojnásobku hodnoty vlákna PPTA. V roce 1994 japonská' spřádací společnost Toyo pro získání špatné společnosti Xu poskytující chemická vlákna&# 39, obrovské množství 3 miliard jenů postavilo 400 tun / rok monomer PBO a 180 tun / rok předení výrobní linky, a na jaře roku 1995 začala do části mechanizované výroby, 1998 výrobní kapacita dosáhla 200 tun / rok, název produktu Zylon. Podle plánu rozvoje společnosti Zylon společnosti Toyo Tex&č. 39 dosáhne výrobní kapacita 380 tun / rok v roce 2000, 500 tun / rok v roce 2003 a 1 000 tun / rok v roce 2008. Toyo Tex je stále jedinou společností ve světě, který může komerčně vyrábět PBO vlákno.
2. Vyhlídka na vývoj vlákna PBO
V posledních letech se vysoce výkonné vláknité kompozitní materiály široce používají ve výškových budovách, velkých mostech, oceánském inženýrství a dalších stavebních oborech v Evropě, Americe, Japonsku a dalších vyspělých zemích a regionech. Vláknitá tkanina impregnovaná epoxidovou pryskyřicí je nalepena na betonový povrch, což může výrazně zlepšit únosnost a odolnost původní konstrukce proti zemětřesení. Pokud jde o konstrukci mostu, kabel z ocelového drátu nelze použít pro dlouhé mosty kvůli jeho vlastní tíze a kabel s nízkou hmotností a vysokou pevností je nejlepší volbou. Ve srovnání s kabelem s vysokou pevností a dobrou rozměrovou stabilitou je kabel vyrobený z vlákna PBO tou nejlepší volbou.
Vlákno PBO postupně nahrazuje tradiční azbestový materiál v oblasti tepelně odolných materiálů a také zkoumá použití vlákna PBO v oblasti použití pod 350 ℃ k nahrazení nehořlavých vláken, jako je aromatický polyamid. Při aplikaci nad 350 ° lze vyměnit anorganická vlákna, jako jsou vlákna z nerezové oceli nebo keramická vlákna. Anorganická vlákna jsou tvrdá a produkt je náchylný k tvorbě jizev, které ovlivňují jeho výkon. Vlákno PBO je však zcela možné překonat nedostatek anorganických vláken. V minulosti nebyl tepelný odpor organických vláken dostatečný (většinou pod 400 ℃), což omezovalo použití a vývoj organických vláken. Teplota rozkladu PBO vláken však dosáhla 650 ° C, což byla nejvyšší hodnota ze všech organických vláken. Proto je zcela možné nahradit vlákno PB0 vláknem PB0 pro aplikaci organických vláken nad 350 ℃ a aplikace vlákna PB0 jako tepelně odolného materiálu lze rozšířit a vyvinout.
Zahraniční studie ukazují, že pro vlákno PBO existuje mnoho aplikací v jiných oblastech, jako jsou elektroizolační materiály, průzkum satelitů, lehké materiály, automobilový průmysl a rozvoj hlubinných ropných polí. Vlákno PBO jako vysokorychlostní karoserie může nejen snížit hmotnost karoserie, ale také zvýšit pevnost karoserie. Všechny druhy ochranného oděvu odolného proti korozi lze vyrobit pomocí vlákna PBO odolávajícího chemické korozi. Aby se snížila omezená zátěž ve vesmíru, je vlákno PBO vhodné pro výrobu knoflíků a opasků používaných ve vesmíru. Lze jej také použít jako žáruvzdorný balónový materiál v kosmickém prostředí v rozmezí od -10 ° C do povrchové teploty 460 ° C. Z hlediska sportovní soutěžní veslovací plachty je vyroben hlavně z plechového materiálu vyrobeného z vysokého pevnost a vlákno s vysokým modulem. Aby plátno mělo minimální stupeň deformace při větru, je nutné hledat vlákno PBO s nejvyšším modulem, aby byla veslovací plachta vyrobena. Díky svým vynikajícím mechanickým vlastnostem je vlákno PBO také nejlepším materiálem pro výrobu golfových holí, tenisových raket, lyžařských hůlek, lyží, surfových prken, lukostřelby a závodních automobilů.
Výzkum, vývoj a industrializace klíčových technologií vláken PBO umožní Číně' s vlákny PBO zbavit se dilematu dlouhodobě podléhat monopolu a kontrole zahraničních technologií a vydat se na cestu nezávislé inovace, jasná perspektiva a široké uplatnění lokalizace vláken PBO a rozsáhlý vývoj. Je užitečný pro vývoj, aplikaci a udržitelný rozvoj vysoce výkonných materiálů PBO v čínském leteckém a kosmickém průmyslu, národní obraně a civilním průmyslu.
3, výkon vlákna
Podle Toyo Tex je síla jeho špičkového vlákna PBO 5,8 GPa (německá zpráva je 5,2 GPa) a modul je 180 GPa, což je nejvyšší ze stávajících chemických vláken. Teplota tepelného odporu do 600 ° C, mezní index kyslíku 68, v plameni nehoří, nesnižuje se, tepelná odolnost a hořlavost je vyšší než u jiných organických vláken. Používá se hlavně v tepelně odolných průmyslových textiliích a materiálech vyztužených vlákny.
Porovnání výkonu mezi PBO a jinými vysoce výkonnými vlákny:
Z tabulky je patrné, že pevnost, modul, tepelná odolnost a odolnost proti plameni PBO vláken, zejména pevnost PBO vláken, nejen že převyšuje pevnost ocelových vláken, ale také převyšuje uhlíková vlákna. Kromě toho má vlákno PBO vynikající odolnost proti nárazu, odolnost proti tření a tvarovou stálost, je lehké a měkké, což z něj činí ideální textilní materiál.
Jako vysoce výkonné vlákno v 21. století má PBO vynikající fyzikální a mechanické vlastnosti a chemické vlastnosti. Jeho pevnost a modul jsou dvojnásobné v porovnání s vlákny KEVLAR (kevlarovými) a má také vlastnosti tepelné odolnosti a zpomalení hoření interdimenzionálního aramidového vlákna a jeho fyzikální a chemické vlastnosti jsou zcela lepší než u společnosti KEVLAR, která je v čele pozici v oblasti vysoce výkonných vláken. Vlákno PBO o průměru 1 mm může zvednout až 450 kg a je více než 10krát silnější než ocelové vlákno.
4. Povrchová úprava PBO vlákna
TIFSS mezi vlákny PBO a pryskyřičnou matricí se zvyšuje, ale příliš mnoho vazebného činidla povede k příliš silné zesíťovací vrstvě vazebného činidla, což místo toho sníží TIFSS. Účinek plazmového leptání na povrch vlákna se však nejprve aplikuje na vazebné činidlo, díky čemuž vazebné činidlo vytvoří roubovanou síťovací vrstvu. Tato vrstva vazebného činidla může do určité míry chránit vlákno, takže σ vlákna PBO se příliš nesnižuje.
Podle analýzy jsou technologické podmínky kombinace vazebného činidla a modifikace plazmy následující: obsah vazebného činidla A-187 je 2%, doba zpracování nízkoteplotní argonové plazmy je 2 min, tlak je 5opA , výkon je 30 W. Mezi vybranými vazebnými činidly měla A-187 nejlepší účinek na zlepšení IFSS mezi vývojem vláken PBO a epoxidovou pryskyřicí a optimální obsah vazebného činidla byl 2%.
(1) Když obsah A-187 byl 2% a podmínky při nízkoteplotní plazmové úpravě byly 2 minuty, 30 W a 50 Pa, ΓIFSS modifikovaného vlákna PBO byl stejně vysoký jako Lo. 44 MPa, což bylo o 52% více než u upraveného PAIFSS s A-187 a o 78% vyšší než u původního PAIFSS s A-187. Také se výrazně zlepšila smáčivost vláken PBO.
(2) Pokles ΓIFSS vlákna PBO upraveného vazebným činidlem argonové plazmy není s odstupem času zřejmý. Zvýšení kontaktního úhlu není zřejmé a jeho změna má tendenci být stabilní s mírným klesajícím trendem. Útlumový účinek PBO vlákna modifikovaného argonovým nízkoteplotním plazmovým vazebným činidlem není zřejmý.
5, příprava
PBO se připravuje kondenzací v roztoku 4,6-diaminofenol hydrochloridu (diaminofenol hydrochlorid) a kyseliny tereftalové s kyselinou polyfosforečnou (PPA) jako rozpouštědlem a lze jej také kondenzovat dehydratací P2O5. PPA je jak rozpouštědlo, tak polykondenzační katalyzátor.
Syntéza monomeru diaminoresorcinolu byla úspěšně vyvinuta společností Dow Chemical Company ve Spojených státech s trichlorbenzenem jako výchozím materiálem pro syntézu. Tímto způsobem nebude izomer generován v procesu syntézy a výtěžek je velmi vysoký, což hraje velkou roli v průmyslové výrobě PBO.
Polymerní zvlákňovací roztok se zvlákňuje, promyje a suší metodou zvlákňování za sucha za mokra. Roztočovacím roztokem je tekutý krystal a při použití metody zvlákňování z tekutých krystalů lze vytvořit strukturu podlouhlého řetězce. Počáteční zvlákňování (vlákno AS - standardní typ) má pevnost 3,53 N / Tex a modul pružnosti 10,84 N / Tex. Za účelem zlepšení modulu lze tepelné zpracování provádět při teplotě přibližně 600 ° C až získat drát s vysokým modulem (HM - typ s vysokým modulem) s modulem 176,4 N / Tex a konstantní pevností.
6, aplikace
Hlavní charakteristikou vlákna PBO je dobrá tepelná odolnost, vysoká pevnost a modul, takže je široce používán.
(1) použití vlákna, lze použít na pneumatiky, gumovou pásku (dopravní pás), gumovou hadici a jiné pryžové výrobky z výztužných materiálů; Všechny druhy plastových a betonových výztužných materiálů; Balistické střely a vyztužené součásti z kompozitních materiálů; Tahové části kabelů z optických vláken a ochranná fólie z optických kabelů; Výztužné vlákno pro různé měkké dráty, jako je elektrický horký drát a kabel pro sluchátka; Materiály s vysokou pevností, jako jsou lana a kabely; Tepelně odolné filtrační materiály pro vysokoteplotní filtraci; Protiraketové a neprůstřelné vybavení, neprůstřelné vesty, neprůstřelné přilby a vysoce výkonné navigační oděvy; Sportovní vybavení, jako je tenis, motorový člun a závodní člun; Pokročilá vibrační deska reproduktoru, nové komunikační materiály; Letecké materiály atd.
(2) použití nasekaného vlákna a buničiny, lze použít pro třecí materiály a těsnění těsnění výztužných vláken; Výztuž různých pryskyřic a plastů atd.
(3) použití příze, lze použít pro protipožární oděv; Pecní kombinézy, svářečské kombinézy a jiné tepluvzdorné kombinézy používané při zpracování míst roztaveného kovu; Ochranný oděv, ochranné rukavice a bezpečnostní obuv proti pořezání; Závodní obleky, jezdecké obleky; Všechny druhy sportovního oblečení a aktivního sportovního vybavení; Carrace Pilot Suit; Protizřezávací zařízení atd.
(4) použití krátkých vláken, které se používají hlavně pro tepelně odolnou poduškovou podložku pro zpracování vytlačováním hliníku; Tepelně odolné filtrační materiály pro vysokoteplotní filtraci; Tepelné ochranné pásy atd.
zdroj: Shen Dun Sha Xian
https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzA4MTY5NzMxMw==& mid = 2649436326& idx = 3& sn = 51c2495ca966be6a911db6f3edeb2153& chksm = 878e9fe8b0f916feaa49bf589b790d7563dcb53f6c9441e2bec0c8daa215113fc391834188bc& mpshare = 1& scény = 1& srcid = 0617ncecNy7HTJXOxnslqDfW& sharer_sharetime = 1623915726672& sharer_shareid = ff5f2139d31a4580928c819c5eb948df& exportkey = AWGBw6I2MALXoOK5g4I4FSI % 3D& pass_ticket = pWHQcOxNUVRqpPP % 2BHILkKfVZpve1kJr9O7Wvqi2kgPvehIORUzXUKbfnxAGgSJ2U& wx_header = 0 # rd