[發明專利]一種耐紫外老化性能的PBO纖維上漿劑、PBO纖維及其制備方法

有效

• 申請號: 202110588383.9
• 申請日: 2021-05-28
• 公開（公告）號: CN113293614B
• 公開（公告）日: 2023-01-24
• 發明（設計）人: 王鳳德;申宏旋;王叔超;梁石;田遠
• 申請（專利權）人: 成都新晨新材科技有限公司
• 主分類號: D06M13/513
• 分類號: D06M13/513;D06M15/55;D06M13/352;D06M13/127;D06M13/355;D06M101/30
• 代理公司: 成都天嘉專利事務所(普通合伙) 51211
• 代理人: 向丹

本發明公開了一種耐紫外老化性能的PBO纖維上漿劑、PBO纖維及其制備方法，將質量百分濃度為0.1～5%的硅烷偶聯劑、質量百分濃度為0.1～5%的環氧樹脂、質量百分濃度為1～10‰的光吸收劑、質量分數為1～10‰的光穩定劑，混合制得所述PBO纖維上漿劑，在上漿工藝中將所述上漿劑涂覆于PBO纖維上，即可制備得到耐紫外老化性能的PBO纖維。本發明解決了現有方法制備的抗紫外光功能的PBO纖維存在力學性能缺陷，生產工藝不易控制，不利于工業化生產等缺陷，在不損失纖維的情況下改善了PBO纖維上漿劑界面結合性差的問題，同時，由其生產出的PBO纖維具有良好的力學性能和優異的抗紫外老化性能。

技術領域

本發明屬于高性能纖維技術領域，具體的說，是一種耐紫外老化性能的PBO纖維上漿劑、PBO纖維及其制備方法。

背景技術

PBO（聚對苯撐苯并雙噁唑）纖維是由 PBO經過液晶紡絲技術制得的高性能芳雜環有機纖維，它的拉伸強度和彈性模量約為芳綸纖維kevlar的兩倍，并且作為直鏈型高分子，被認為具有極限彈性模量。由于其剛直性分子鏈結構，賦予了PBO纖維優異的耐熱性能，其耐熱性比芳綸纖維高100℃，是目前綜合性能最為優異的一種有機纖維。由此也被譽稱為“21世紀超級纖維”。因此PBO 纖維被廣泛用于航空航天用及民用先進復合材料的增強體。PBO纖維其主要特點是強度高、模量高、質輕、回潮低、耐高溫，且耐沖擊性、耐摩擦性和尺寸穩定性均很優異。自20世紀50年代美國DOW化學公司研制出PBO纖維以來，由于優異的性能而備受關注，其高強度、高模量和僅2.1的介電常數，因此，注定了其在航空、航天領域科學技術中具有廣泛的應用。

雖然PBO纖維在力學性能和耐熱性方面十分優異，但是該纖維在紫外-可見光的輻照下，其力學性能將會大幅度下降，這極大的限制了PBO纖維在個人防護，裝甲防護及橋梁繩索等方面的應用。為此，如何提高PBO纖維的耐紫光性能將是亟待解決的現實問題。因此，一些添加抗紫外添加劑的PBO纖維制備方法陸續被提出。

例如，公開號為CN103160950A的發明專利公布的一種防紫外PBO纖維的制備方法。該方法是在聚合階段添加防紫外劑然后進行液晶紡絲而制備得到耐紫外PBO纖維，但聚合物階段的穩定性較差，工藝穩定性不好控制。

又如，公開號為CN109295690A的發明專利公布的一種PBO纖維表面耐紫外/抗原子氧納米含硅涂層的構筑方法。首先采用酸刻蝕改性增加纖維表面的粗糙度，再將酸化的PBO纖維采用60Co為輻照源的γ射線輻照或采用氧等離子體處理，使輻照液中物質受激發，在PBO纖維表面原位合成含硅納米涂層。公開號為CN108486861A的發明專利公布的一種具有超高彈性及高模量比等優秀力學性能的抗紫外老化PBO纖維的制備工藝。該工藝采用酸刻蝕在PBO纖維表面形成溝槽和細紋，再與碳基懸濁液進行反應，利用反應產生的氧化石墨和細鋁粉填充PBO纖維表面裂紋，最后進行耐紫外老化涂層。以及公開號為CN107620204A 的發明專利公開的一種耐紫外光的PBO纖維及其制備方法。將PBO纖維依次經過表面化學處理、表面游離基反應、抗紫外劑上漿處理、干燥后得到耐紫外光的PBO纖維。上述專利涉及的方法均采用酸刻蝕的方法增加纖維表面的粗糙度來提高纖維與上漿劑的結合性，但不易控制刻蝕程度，會在纖維表面形成溝槽和裂紋，容易造成纖維強度的下降，不利于工業化生產。

公開號為CN102277726A的發明專利公開了一種用于聚對苯撐苯并二惡唑纖維的抗紫外光老化的方法。將納米二氧化鈦和納米氧化鋅的復合水溶膠溶解在分散劑中，可直接對PBO成品進行抗紫外光老化整理，使得PBO纖維表面被涂覆一層溶膠，不改變PBO內部結構，不影響PBO力學性能。該專利對PBO力學性能的改善主要是因為納米二氧化鈦和納米氧化鋅在纖維表面形成了一層包覆層，阻擋了紫外光直接作用與PBO纖維。研究發現：涂覆納米粒子后對PBO的光穩定性有一定改善，但是效果并不明顯，提高幅度不到10%。