[發(fā)明專利]一種氧化鋅納米線改性的PBO纖維

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310625251.4
• 申請日: 2013-11-28
• 公開（公告）號: CN103628305A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃玉東;陳磊;胡楨;程瑋璐;王芳;吳捷;劉麗
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: D06M11/44
• 分類號: D06M11/44;C08J5/06;C08L63/00;D06M101/30
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 侯靜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種改性的PBO纖維。

背景技術(shù)

PBO纖維（聚對苯撐苯并雙噁唑）作為一種高性能的芳香族雜環(huán)聚合物，是通過液晶紡絲制得的一種高性能纖維。它具有優(yōu)異的力學(xué)性能、耐熱性能和阻燃性能，其強(qiáng)度超過碳纖維、Kevlar纖維等，被譽(yù)為“21世紀(jì)的超級纖維”。PBO纖維由于這些優(yōu)異的綜合性能，其制備的高性能復(fù)合材料被廣泛應(yīng)用于航天、航空和行星探測等高新技術(shù)領(lǐng)域。

PBO纖維的結(jié)構(gòu)如下：

PBO纖維的皮芯結(jié)構(gòu)使得其表面非常光滑，呈惰性，不易與樹脂基體浸潤，從而導(dǎo)致復(fù)合材料的界面粘結(jié)強(qiáng)度低，嚴(yán)重制約了其在復(fù)合材料中的應(yīng)用。近年來，已經(jīng)有大量研究對PBO纖維進(jìn)行表面修飾，主要包括：(1)等離子體處理；(2)高能射線輻照處理；(3)化學(xué)接枝法。上述這些方法在提高PBO纖維界面性能方面均取得了一定的進(jìn)展，但它們通常以犧牲纖維本體的拉伸強(qiáng)度為代價，不利于復(fù)合材料綜合性能的充分發(fā)揮。

綜上所述，現(xiàn)有的PBO纖維存在表面光滑導(dǎo)致與基體樹脂浸潤性差和對其進(jìn)行表面修飾會造成本體力學(xué)性能大幅下降的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決現(xiàn)有的PBO纖維存在表面光滑導(dǎo)致與基體樹脂浸潤性差和對其進(jìn)行表面修飾會造成本體力學(xué)性能大幅下降的問題，而提供一種氧化鋅納米線改性的PBO纖維。

本發(fā)明的一種氧化鋅納米線改性的PBO纖維，其特征在于一種氧化鋅納米線改性的PBO纖維由活化PBO纖維、氧化鋅種子溶液及氧化鋅生長溶液制備而成界面強(qiáng)度為48.5MPa～57.1MPa的氧化鋅納米線改性的PBO纖維；

所述的一種氧化鋅納米線改性的PBO纖維具體是按以下步驟制備完成的：一、①將活化PBO纖維浸入到氧化鋅種子溶液中，在室溫下以300r/min～600r/min的攪拌速度攪拌10min～20min，然后在溫度為100℃～200℃下干燥1min～10min；②重復(fù)步驟一①3～4次，得到吸附有納米氧化鋅生長晶核的PBO纖維；

二、①將烏洛托品加入到超純水中，待完全溶解后得到烏洛托品水溶液；②向步驟二①得到的烏洛托品水溶液中加入六水合硝酸鋅，得到氧化鋅生長溶液；③將步驟二②得到的氧化鋅生長溶液加熱至70℃～110℃，得到加熱后的氧化鋅生長溶液；④將步驟一②得到的吸附有納米氧化鋅生長晶核的PBO纖維浸入到步驟二③得到的加熱后的氧化鋅生長溶液中，在攪拌速度為300r/min～600r/min下攪拌1h～10h；⑤將步驟二④中吸附有納米氧化鋅生長晶核的PBO纖維取出，使用去離子水洗滌2次～6次后在80℃～150℃下干燥30min～60min，得到氧化鋅納米線改性的PBO纖維；

步驟二①中所述的烏洛托品的質(zhì)量與超純水的體積比為(0.0002g～0.004g):1mL；

步驟二②所述的六水合硝酸鋅的質(zhì)量與步驟二①所述的超純水的體積比為(0.0002g～0.008g):1mL。

本發(fā)明的有益效果是：一、本發(fā)明PBO纖維改性后增強(qiáng)環(huán)氧樹脂較改性前增強(qiáng)環(huán)氧樹脂的界面剪切強(qiáng)度提高了20%～41%；二、本發(fā)明氧化鋅納米線改性PBO纖維的拉伸強(qiáng)度較未處理PBO纖維僅下降1.5%～6%。

本發(fā)明用于一種氧化鋅納米線改性的PBO纖維。

附圖說明

圖1是實(shí)施例一制備得到的氧化鋅納米線改性PBO纖維放大5000倍SEM圖；

圖2是實(shí)施例一制備得到的氧化鋅納米線改性PBO纖維放大40000倍的SEM圖；

圖3是實(shí)施例二制備得到的氧化鋅納米線改性PBO纖維放大5000倍SEM圖；

圖4是實(shí)施例二制備得到的氧化鋅納米線改性PBO纖維放大40000倍的SEM圖。

具體實(shí)施方式

具體實(shí)施方式一：本實(shí)施方式的一種氧化鋅納米線改性的PBO纖維，其特征在于一種氧化鋅納米線改性的PBO纖維由活化PBO纖維、氧化鋅種子溶液及氧化鋅生長溶液制備而成界面強(qiáng)度為48.5MPa～57.1MPa的氧化鋅納米線改性的PBO纖維；

所述的一種氧化鋅納米線改性的PBO纖維具體是按以下步驟制備完成的：一、①將活化PBO纖維浸入到氧化鋅種子溶液中，在室溫下以300r/min～600r/min的攪拌速度攪拌10min～20min，然后在溫度為100℃～200℃下干燥1min～10min；②重復(fù)步驟一①3～4次，得到吸附有納米氧化鋅生長晶核的PBO纖維；