论文摘要
PBO（聚对苯撑苯并二噁唑）分子是一种溶致性液晶高分子,是由苯环及芳杂环组成的高度共轭的刚性棒状分子链结构,由其制成的纤维具有高强、高模、优异的热氧稳定性等性能,是目前综合性能最为优异的高性能高分子纤维,被誉为“纤维之王”,在国防军事、航空航天、民用高科技领域具有广阔的应用前景。但在具有优异力学性能的同时,PBO纤维仍有易光老化、与树脂粘结性能差等的不足之处。本文研究了不同纺丝卷速、热处理、紫外光照射对PBO纤维结构和力学性能的影响。在自行设计的液晶纺丝中试生产线上,制备了不同卷绕速度下的PBO纤维,并对其进行结构和性能的分析测试。结果表明,纤维的强度主要取决于聚合体的粘度,聚合体的粘度提高,纤维的强度大大提高。同时,纺丝速度提高也能提高纤维的结晶度、取向度、强度和模量;对自制的湿态（未经烘干的纤维）、干态（已烘干的纤维）PBO纤维进行热处理,发现未烘干纤维经热处理后其力学性能优于烘干纤维。不同的热处理温度、不同的热处理时间对PBO纤维力学性能有较大的影响。结果表明,热处理能提高PBO纤维的强度和模量,但是断裂伸长率有所下降。热处理温度为500℃,时间为12～20s时效果最好,强度由原丝的28.83cN/dtex提高到31.60cN/dtex,提高幅度为9.6%;模量由原丝的646.91cN/dtex提高到1093.85cN/dtex,提高幅度为69.1%。在一定的制胶配比下制备TiO2纳米溶胶,用其对PBO纤维进行涂层。在紫外光加速老化期间,未涂层PBO纤维的紫外光老化现象显著,纤维的力学性能下降明显,而对于涂层后的PBO纤维,紫外光对其力学性能的影响减弱,紫外光老化速度减缓。本文还就PBO纤维与树脂界面粘结性差的特点,运用偶联剂处理法进行了一些表面改性的研究。通过单丝拔出实验,测试经过偶联剂处理的PBO纤维与树脂间的界面剪切强度。结果表明,用偶联剂处理后,纤维与环氧树脂间的界面剪切强度得到了提高,并且纤维的力学性能没有明显改变。未烘干纤维经偶联剂处理后,其与环氧树脂间的界面剪切强度比烘干纤维的高。对同样的PBO纤维,经不同品种、不同浓度的偶联剂处理后,其与环氧树脂间的界面剪切强度不同。当采用浓度为5%的KH560偶联剂处理经过丙酮24小时溶洗并且未经烘干的PBO纤维后,纤维与环氧树脂的界面剪切强度达到最大,与未处理纤维相比,提高幅度达69.4%。