1. História vývoja
PBO vynašli výskumníci vývoja aerodynamiky vzdušných síl. Najskôr základný patent polybenzoazolu vlastní USA (Stanford University Research Institute - SRI). Neskôr bola spoločnosti Dow Chemical Company v Spojených štátoch amerických povolené vyvíjať PBO na priemyselnom základe a zároveň zlepšovať pôvodnú metódu syntézy monomérov. Nový proces neprodukuje takmer žiadne vedľajšie produkty izomérov, čo zvyšuje výťažok syntetického monoméru a vytvára základ pre industrializáciu. V roku 1990 kúpila japonská spoločnosť Toyo Textile Company patentovú technológiu PBO od spoločnosti Dow Chemical Company v Spojených štátoch. V roku 1991 bolo vlákno PBO vyvinuté spoločnosťou Do-i-Badish Chemical Fiber Company na zariadení spoločnosti Toyo Textile Company v Japonsku, čo výrazne zvýšilo pevnosť a modul PBO vlákna a dosiahlo dvojnásobok hodnoty vlákna PPTA. V roku 1994 japonská spoločnosť [Toy Toy Company&# 39 na získanie zlej spoločnosti na výrobu chemických vlákien&# 39, obrovské množstvo 3 miliárd jenov vyrobilo 400 ton / rok monoméru PBO a 180 ton / rok zvlákňovaciu výrobnú linku a na jar roku 1995 začala časť mechanizovanej výroby, v roku 1998 výrobná kapacita dosiahla 200 ton / rok, názov produktu Zylon. Podľa plánu rozvoja spoločnosti Zylon spoločnosti Toyo Tex&# 39 dosiahne výrobná kapacita 380 ton / rok v roku 2000, 500 ton / rok v roku 2003 a 1 000 ton / rok v roku 2008. Toyo Tex je stále jedinou spoločnosťou na svete, ktoré môžu komerčne vyrábať vlákno PBO.
2. Perspektíva vývoja vlákna PBO
V posledných rokoch sa vysoko výkonné vláknité kompozitné vystužené materiály široko používajú vo výškových budovách, veľkých mostoch, oceánskom inžinierstve a ďalších stavebných oblastiach v Európe, Amerike, Japonsku a ďalších rozvinutých krajinách a regiónoch. Vláknitá tkanina impregnovaná epoxidovou živicou je nalepená na betónový povrch, čo môže výrazne zlepšiť únosnosť a odolnosť pôvodnej konštrukcie pred zemetrasením. Pokiaľ ide o mostnú konštrukciu, lanko z oceľového drôtu nemožno použiť na dlhé mosty kvôli svojej vlastnej váhe a kábel s nízkou hmotnosťou a vysokou pevnosťou je najlepšou voľbou. V porovnaní s káblom s vysokou pevnosťou a dobrou tvarovou stálosťou je kábel vyrobený z vlákna PBO najlepšou voľbou.
Vlákno PBO postupne nahrádza tradičný azbestový materiál v oblasti žiaruvzdorných materiálov a skúma tiež použitie PBO vlákna v oblasti použitia pod 350 ℃ na nahradenie retardéra horenia, ako je aromatický polyamid. Pri aplikácii nad 350 ° C je možné nahradiť anorganické vlákno, ako je vlákno z nehrdzavejúcej ocele alebo keramické vlákno. Anorganické vlákno je tvrdé a výrobok je náchylný na jazvy, ktoré ovplyvňujú jeho výkonnosť. Avšak vlákno PBO je úplne možné prekonať nedostatok anorganických vlákien. V minulosti nebol tepelný odpor organických vlákien dostatočný (väčšinou pod 400 ℃), čo obmedzovalo aplikáciu a vývoj organických vlákien. Teplota rozkladu vlákien PBO však dosiahla 650 ° C, čo bola najvyššia hodnota zo všetkých organických vlákien. Preto je úplne možné nahradiť vlákno PB0 vláknom PB0 pre aplikáciu organických vlákien nad 350 ℃ a aplikáciu vlákna PB0 ako tepelne odolného materiálu je možné rozšíriť a vyvinúť.
Zahraničné štúdie ukazujú, že pre vlákno PBO existuje veľa aplikácií v iných oblastiach, ako sú elektroizolačné materiály, satelitný prieskum, ľahké materiály, automobilový priemysel a rozvoj hlbokomorských ropných polí. Vlákno PBO ako vysokorýchlostná karoséria môže nielen znížiť hmotnosť karosérie, ale aj zvýšiť pevnosť karosérie. Všetky druhy ochranných odevov odolných proti korózii je možné vyrobiť pomocou vlákna PBO odolávajúceho chemickej korózii. Na zníženie obmedzenej záťaže vo vesmíre je vlákno PBO vhodné na výrobu gombíkov a pásov používaných vo vesmíre. Môže sa tiež použiť ako žiaruvzdorný balónový materiál v kozmickom prostredí v rozmedzí od -10 ° C do povrchovej teploty 460 ° C. Pokiaľ ide o športovú súťažnú veslársku plachtu, je vyrobená hlavne z tabuľového materiálu vyrobeného z vysoko kvalitného materiálu. pevnosť a vlákno s vysokým modulom. Aby plátno malo minimálny stupeň deformácie pri fúkaní vetrom, je potrebné hľadať vlákno PBO s najvyšším modulom na výrobu veslárskej plachty. Vďaka svojim vynikajúcim mechanickým vlastnostiam je vlákno PBO tiež najlepším materiálom na výrobu golfových palíc, tenisových rakiet, lyžiarskych palíc, lyží, surfov, lukostreľieb a závodných automobilov pre bicykle.
Výskum, vývoj a industrializácia kľúčových technológií vlákien PBO umožní Číne [PG] # 39 vlákno PBO zbaviť sa dilemy dlhodobého vystavenia monopolu a kontrole zahraničných technológií a nastúpiť na cestu nezávislých inovácií, svetlých vyhliadok a širokého uplatnenia lokalizácie vlákien PBO a rozsiahleho rozvoja. Je to užitočné pre vývoj, aplikáciu a trvalo udržateľný rozvoj vysoko výkonných materiálov PBO v čínskom leteckom, národnom a civilnom priemysle.
3, výkon vlákna
Podľa Toyo Tex je pevnosť jeho špičkového vlákna PBO 5,8 GPa (nemecká správa je 5,2 GPa) a modul je 180 GPa, čo je najvyššia hodnota medzi existujúcimi chemickými vláknami. Teplota tepelnej odolnosti do 600 ℃, limitný index kyslíka 68, v plameni nehorí, nezmršťuje sa, tepelná odolnosť a horľavosť je vyššia ako u iných organických vlákien. Používa sa hlavne v tepelne odolných priemyselných textíliách a materiáloch vystužených vláknami.
Porovnanie výkonu medzi PBO a inými vysokovýkonnými vláknami:
Z tabuľky je zrejmé, že pevnosť, modulus, tepelná odolnosť a plameňová odolnosť vlákien PBO, najmä pevnosť vlákien PBO, nielenže presahuje oceľové vlákno, ale prevyšuje aj uhlíkové vlákno. Vlákno PBO má navyše vynikajúcu odolnosť proti nárazu, trenie a rozmerovú stálosť, je ľahké a mäkké, čo z neho robí ideálny textilný materiál.
Ako super výkonné vlákno v 21. storočí má PBO vynikajúce fyzikálne a mechanické vlastnosti a chemické vlastnosti. Jeho pevnosť a modul sú dvojnásobné v porovnaní s vláknami KEVLAR (kevlarovými) a má tiež vlastnosti tepelnej odolnosti a spomaľovania horenia interdimenzionálneho aramidového vlákna a jeho fyzikálne a chemické vlastnosti sú úplne lepšie ako v prípade KEVLAR, ktorý je na čele pozíciu v oblasti vysoko výkonných vlákien. Vlákno PBO s priemerom 1 mm môže zdvihnúť až 450 kg a je viac ako 10-krát silnejšie ako oceľové vlákno.
4. Povrchová úprava vlákna PBO
TIFSS medzi PBO vláknom a živicovou matricou sa zvyšuje, ale príliš veľa spojovacieho činidla povedie k príliš silnej zosieťovacej vrstve spojovacieho činidla, čo namiesto toho zníži TIFSS. Avšak účinok plazmového leptania na povrch vlákna sa najskôr aplikuje na spojovacie činidlo, vďaka čomu spojovacie činidlo vytvorí navrúbľovanú zosieťovaciu vrstvu. Táto vrstva spojovacieho činidla môže do istej miery chrániť vlákno, takže σ vlákna PBO sa veľmi neznižuje.
Podľa analýzy sú technologické podmienky kombinácie spojovacieho činidla a modifikácie plazmy nasledujúce: obsah spojovacieho činidla A-187 je 2%, doba spracovania nízkoteplotnej argónovej plazmy je 2 min, tlak je 5opA. , výkon je 30W. Spomedzi vybraných spojovacích látok mala A-187 najlepší účinok na zlepšenie IFSS medzi vývojom vlákien PBO a epoxidovou živicou a optimálny obsah spojovacieho činidla bol 2%.
(1) Keď bol obsah A-187 2% a podmienky nízkoteplotnej plazmatickej úpravy boli 2 minúty, 30 W a 50 Pa, ΓIFSS modifikovaného PBO vlákna bol rovnako vysoký ako Lo. 44 MPa, čo bolo o 52% viac ako v prípade upraveného PAIFSS s A-187 a o 78% viac ako v prípade pôvodného PAIFSS s A-187. Výrazne sa zlepšila aj zmáčavosť vlákien PBO.
(2) Pokles ΓIFSS PBO vlákna modifikovaného argónovým plazmovým väzbovým činidlom nie je s odstupom času zrejmý. Zvýšenie kontaktného uhla nie je zrejmé a jeho zmena má tendenciu byť stabilná s miernym klesajúcim trendom. Účinok zoslabenia PBO vlákna upraveného argónovým nízkoteplotným plazmovým väzobným činidlom nie je zrejmý.
5, príprava
PBO sa pripravuje kondenzáciou v roztoku hydrochloridu 4,6-diaminofenolu (hydrochlorid diaminofenolu) a kyseliny tereftalovej s kyselinou polyfosforečnou (PPA) ako rozpúšťadlom a môže sa tiež kondenzovať dehydratáciou P2O5. PPA je rozpúšťadlom aj polykondenzačným katalyzátorom.
Syntézu monoméru diaminorezorcinolu úspešne vyvinula spoločnosť Dow Chemical Company v Spojených štátoch, pričom ako východiskový materiál pre syntézu slúžil trichlórbenzén. Týmto spôsobom sa izomér nebude generovať v procese syntézy a výťažok je veľmi vysoký, čo hrá veľkú úlohu v priemyselnej výrobe PBO.
Polymérny zvlákňovací roztok sa zvlákňuje, premyje a suší metódou zvlákňovania sucho-mokro. Spriadacím roztokom je tekutý kryštál a podlhovastá štruktúra reťazca sa môže vytvoriť, keď sa použije metóda spriadania tekutých kryštálov. Počiatočné zvlákňovanie (vlákno AS - štandardný typ) má pevnosť 3,53 N / Tex a modul pružnosti 10,84 N / Tex. Na zlepšenie modulu sa môže tepelné spracovanie uskutočňovať pri teplote asi 600 ° C až získať vysokomodulový drôt (HM - vysokomodulový typ) s modulom 176,4N / Tex a konštantnou pevnosťou.
6, prihláška
Hlavné charakteristiky vlákna PBO sú dobrá tepelná odolnosť, vysoká pevnosť a modul, takže je široko používaný.
(1) použitie vlákna, ktoré možno použiť na pneumatiky, gumovú pásku (transportný pás), gumovú hadicu a iné gumené výrobky z výstužných materiálov; Všetky druhy plastov a betónových výstužných materiálov; Balistické rakety a vystužené komponenty z kompozitných materiálov; Ťahové časti káblov z optických vlákien a ochranná fólia z optických káblov; Výstužné vlákno pre rôzne mäkké drôty, ako napríklad elektrický horúci drôt a kábel pre slúchadlá; Materiály s vysokou pevnosťou v ťahu, ako sú laná a káble; Tepelne odolné filtračné materiály pre vysokoteplotnú filtráciu; Protiraketové a nepriestrelné vybavenie, nepriestrelné vesty, nepriestrelné prilby a vysoko výkonné navigačné odevy; Športové vybavenie ako tenis, motorový čln a závodný čln; Pokročilá vibračná doska reproduktora, nové komunikačné materiály; Letecké a kozmické materiály atď.
(2) aplikácia sekaného vlákna a buničiny, môže byť použitá na trecie materiály a tesnenie tesniacich výstužných vlákien; Výstuhy rôznych živíc a plastov atď.
(3) použitie priadze, môže byť použité na protipožiarny odev; Pecné kombinézy, zváracie kombinézy a ostatné tepelne odolné kombinézy používané pri spracovaní miest s roztaveným kovom; Ochranný odev, ochranné rukavice a bezpečnostná obuv proti porezaniu; Pretekárske obleky, jazdecké obleky; Všetky druhy športového oblečenia a aktívnych športových potrieb; Carrace Pilot Suit; Protizrezovacie zariadenie atď.
(4) použitie krátkeho vlákna, ktoré sa používa hlavne na tepelne odolnú poduškovú podložku na spracovanie vytlačovaním hliníka; Tepelne odolné filtračné materiály pre vysokoteplotnú filtráciu; Tepelné ochranné pásy atď.
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