[發明專利]耐紫外的PBO纖維及其制備方法

有效

• 申請號: 200810032210.3
• 申請日: 2008-01-02
• 公開（公告）號: CN101215732A
• 公開（公告）日: 2008-07-09
• 發明（設計）人: 金俊弘;楊勝林;李光;朱慧君;江建明
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: D01F6/94
• 分類號: D01F6/94;D01F1/10
• 代理公司: 上海金盛協力知識產權代理有限公司
• 代理人: 羅大忱

技術領域

本發明涉及一種PBO纖維，具體涉及一種耐紫外的PBO纖維。

背景技術

聚對苯撐苯并二噁唑纖維，(簡稱PBO纖維，下同)是目前高性能纖維領域中，綜合性能最為優異的高性能纖維之一，具有優良的力學性能、耐熱、阻燃性能、耐溶劑性能等。如以PBO纖維“Zylon^”為例，其拉伸強度為5.8GPa，拉伸模量為300GPa，分別是PPTA纖維的兩倍，Zylon還具有優異的熱穩定性(熱分解溫度高達650℃)和阻燃性(LOI＝68)。PBO纖維在航空航天、防護材料、國防軍事、運動器材等方面有十分廣闊的應用前景和重要的應用價值，有著其它材料不可替代的作用。然而PBO纖維并非盡善盡美，其壓縮強度、扭轉模量等仍顯不足；尤其重要的是它的紫外光穩定性能較差，如有報道PBO纖維在紫外光下照射450小時后其拉伸強度下降了98％(E.Orndoff，Technical?Memorandum?104814，NASA，LyndonB.Johnson?space?center，Texas，1995)，亦有研究報道Zylon^纖維在紫外光下照射100小時后拉伸強度損失了80％，130小時后強度損失達到了85％(M.A.Said?et?al.Advances?in?Space?Research，2006，37：2056)，這極大地影響或限制了PBO纖維在先進復合材料領域中的應用。

發明內容

本發明需要解決的技術問題是公開一種耐紫外的PBO纖維及其制備方法，以克服現有技術存在的缺陷。

本發明的耐紫外的PBO纖維的制備方法，包括如下步驟：

將4，6-二氨基間苯二酚鹽酸鹽(簡稱DAR，下同)，對苯二甲酸(簡稱TA，下同)，五氧化二磷(簡稱P₂O₅，下同)，多聚磷酸(簡稱PPA，下同)，在惰性氣體保護下，加熱溶解，然后在0.2-1.0MPa下，110-120℃反應5-7小時，撤除反應釜內壓力，脫除反應過程中產生的HCl，然后加入預先分散在PPA(多聚磷酸)和的納米TiO₂的混合物，在140-150℃和20-100Pa的真空下反應6-7小時，然后將反應產物采用雙螺桿或單螺桿擠出機擠出，采用干噴濕紡工藝制得耐紫外的PBO纖維。

各個原料的重量份數如下：

4，6-二氨基間苯二酚鹽酸鹽0.09～0.1份

對苯二甲酸0.07～0.08份

五氧化二磷0.25～0.4份

多聚磷酸0.4～0.55份

PPA和納米TiO₂的混合物0.04～0.08份；

PPA和納米TiO₂的混合物中，納米TiO₂的重量百分比為0.5～4％。

所說的納米TiO₂的粒徑為10-30nm，納米TiO₂優選為金紅石型或銳鈦礦型納米TiO₂中的一種以上，最好為金紅石型。

本發明在PBO聚合過程中添加一定含量的納米二氧化鈦，通過原位聚合得到復合材料，本發明的方法，可以提高PBO纖維的耐紫外性能，以及提高PBO紡絲溶液的流動性能，進而可以提高紡絲過程中纖維的卷繞速度，由此可以進一步提高纖維的力學性能，為改善和提高PBO纖維及其復合材料的光穩定性能提供一種新的途徑。

具體實施方式

對比例1

采用如專利ZL02160543.2中實施例3所公開的方法，在帶有雙螺旋攪拌器的2000ml反應釜中依次加入114.9g?4，6-二氨基間苯二酚鹽酸鹽(DAR)、616.4g購買的P₂O₅濃度為80重量％的多聚磷酸(PPA)，89.55g粒徑為5微米的對苯二甲酸(TA)和290.4g?P₂O₅，密閉反應釜，通入氮氣保護，啟動攪拌器，轉速為80rpm。

將反應釜內反應物料升溫至50℃保持1小時，使物料初步混合，再緩慢升溫至65℃，保持1小時使物料進一步溶解。

向反應釜內充入干燥的惰性氣體，使反應釜內壓力達到0.4MPa，同時升溫至110℃，保持7小時，打開卸壓閥，撤除反應釜內壓力。