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    重庆时时彩后二必出号: 耐紫外的PBO纤维及其制备方法.pdf

    关 键 词:
    紫外 PBO 纤维 及其 制备 方法
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    摘要
    申请专利号:

    CN200810032210.3

    申请日:

    2008.01.02

    公开号:

    CN101215732A

    公开日:

    2008.07.09

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情: 授权|||实质审查的生效|||公开
    IPC分类号: D01F6/94; D01F1/10 主分类号: D01F6/94
    申请人: 东华大学
    发明人: 金俊弘; 杨胜林; 李 光; 朱慧君; 江建明
    地址: 201620上海市松江新城区人民北路2999号
    优先权:
    专利代理机构: 上海金盛协力知识产权代理有限公司 代理人: 罗大忱
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN200810032210.3

    授权公告号:

    101215732B||||||

    法律状态公告日:

    2010.12.01|||2008.09.03|||2008.07.09

    法律状态类型:

    授权|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明提供了一种耐紫外的PBO纤维及其制备方法,制备方法包括如下步骤:将4,6-二氨基间苯二酚盐酸盐、对苯二甲酸、五氧化二磷和多聚磷酸加热溶解,然后在0.2-1.0MPa下,110-120℃反应5-7小时,撤除反应釜内压力,脱除反应过程中产生的HCl,然后加入多聚磷酸和的纳米TiO2的混合物,在140-150℃和20-100Pa的真空下反应6-7小时,然后制得耐紫外的PBO纤维。本发明通过原位聚合得到复合材料,可以提高PBO纤维的耐紫外性能纺丝溶液的流动性能,从而提高卷绕速度,以进一步提高纤维的力学性能。

    权利要求书

    权利要求书
    1.  一种耐紫外的PBO纤维的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
    将4,6-二氨基间苯二酚盐酸盐、对苯二甲酸、五氧化二磷和多聚磷酸加热溶解,然后在0.2-1.0MPa下,110-120℃反应5-7小时,撤除反应釜内压力,脱除反应过程中产生的HCl,然后加入多聚磷酸和纳米TiO2的混合物,在140-150℃和20-100Pa的真空下反应6-7小时,然后将反应产物采用双螺杆或单螺杆挤出机挤出,采用干喷湿纺工艺制得耐紫外的PBO纤维。

    2.  根据权利要求1所述的方法,其特征在于,各个原料的重量份数如下:

    4,  6-二氨基间苯二酚盐酸盐0.09~0.1份
    对苯二甲酸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和纳米TiO2的混合物0.04~0.08份;
    PPA和纳米TiO2的混合物中,纳米TiO2的重量百分比为0.5~4%。

    3.  根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所说的纳米TiO2的直径为10-30nm。

    4.  根据权利要求1所述的方法,其特征在于,纳米TiO2为金红石型或锐钛矿型纳米中的一种以上。

    5.  采用权利要求1~4任一项所述方法制备的耐紫外的PBO纤维。

    说明书

    说明书耐紫外的PBO纤维及其制备方法
    技术领域
    本发明涉及一种PBO纤维,具体涉及一种耐紫外的PBO纤维。
    背景技术
    聚对苯撑苯并二噁唑纤维,(简称PBO纤维,下同)是目前高性能纤维领域中,综合性能最为优异的高性能纤维之一,具有优良的力学性能、耐热、阻燃性能、耐溶剂性能等。如以PBO纤维“Zylon”为例,其拉伸强度为5.8GPa,拉伸模量为300GPa,分别是PPTA纤维的两倍,Zylon还具有优异的热稳定性(热分解温度高达650℃)和阻燃性(LOI=68)。PBO纤维在航空航天、防护材料、国防军事、运动器材等方面有十分广阔的应用前景和重要的应用价值,有着其它材料不可替代的作用。然而PBO纤维并非尽善尽美,其压缩强度、扭转模量等仍显不足;尤其重要的是它的紫外光稳定性能较差,如有报道PBO纤维在紫外光下照射450小时后其拉伸强度下降了98%(E.Orndoff,Technical Memorandum 104814,NASA,LyndonB.Johnson space center,Texas,1995),亦有研究报道Zylon纤维在紫外光下照射100小时后拉伸强度损失了80%,130小时后强度损失达到了85%(M.A.Said et al.Advances in Space Research,2006,37:2056),这极大地影响或限制了PBO纤维在先进复合材料领域中的应用。
    发明内容
    本发明需要解决的技术问题是公开一种耐紫外的PBO纤维及其制备方法,以克服现有技术存在的缺陷。
    本发明的耐紫外的PBO纤维的制备方法,包括如下步骤:
    将4,6-二氨基间苯二酚盐酸盐(简称DAR,下同),对苯二甲酸(简称TA,下同),五氧化二磷(简称P2O5,下同),多聚磷酸(简称PPA,下同),在惰性气体?;は?,加热溶解,然后在0.2-1.0MPa下,110-120℃反应5-7小时,撤除反应釜内压力,脱除反应过程中产生的HCl,然后加入预先分散在PPA(多聚磷酸)和的纳米TiO2的混合物,在140-150℃和20-100Pa的真空下反应6-7小时,然后将反应产物采用双螺杆或单螺杆挤出机挤出,采用干喷湿纺工艺制得耐紫外的PBO纤维。
    各个原料的重量份数如下:
    4,6-二氨基间苯二酚盐酸盐0.09~0.1份
    对苯二甲酸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和纳米TiO2的混合物0.04~0.08份;
    PPA和纳米TiO2的混合物中,纳米TiO2的重量百分比为0.5~4%。
    所说的纳米TiO2的粒径为10-30nm,纳米TiO2优选为金红石型或锐钛矿型纳米TiO2中的一种以上,最好为金红石型。
    本发明在PBO聚合过程中添加一定含量的纳米二氧化钛,通过原位聚合得到复合材料,本发明的方法,可以提高PBO纤维的耐紫外性能,以及提高PBO纺丝溶液的流动性能,进而可以提高纺丝过程中纤维的卷绕速度,由此可以进一步提高纤维的力学性能,为改善和提高PBO纤维及其复合材料的光稳定性能提供一种新的途径。
    具体实施方式
    对比例1
    采用如专利ZL02160543.2中实施例3所公开的方法,在带有双螺旋搅拌器的2000ml反应釜中依次加入114.9g 4,6-二氨基间苯二酚盐酸盐(DAR)、616.4g购买的P2O5浓度为80重量%的多聚磷酸(PPA),89.55g粒径为5微米的对苯二甲酸(TA)和290.4g P2O5,密闭反应釜,通入氮气?;?,启动搅拌器,转速为80rpm。
    将反应釜内反应物料升温至50℃保持1小时,使物料初步混合,再缓慢升温至65℃,保持1小时使物料进一步溶解。
    向反应釜内充入干燥的惰性气体,使反应釜内压力达到0.4MPa,同时升温至110℃,保持7小时,打开卸压阀,撤除反应釜内压力。
    再将反应物料升温至150℃并抽真空至20Pa反应7小时,使HCl完全脱除,然后卸除反应釜内真空,停止搅拌并向反应釜内充入干燥的惰性气体,使反应釜内压力达到0.4MPa,打开出料阀,将物料转移至双螺杆挤出机中,采用喷丝孔直径为0.3mm,喷丝孔数为32的喷丝板于175℃进行纺丝,卷绕速度最高为50m/min。所得纤维进一步水洗除去残留的磷酸,于100℃真空烘箱中干燥1h。最后得到金黄色的,纤度为4.8dtex的PBO纤维,纤维的拉伸强度为3.4GPa,断裂伸长为5%。
    将该PBO纤维于紫外光下照射100小时后,强度保持率为50%。
    实施例1
    采用如对比例1所述的方法进行聚合和纺丝,所不同的是在HCl完全脱除后,在聚合体系中加入含有0.3787g金红石型纳米TiO2且预先经超声分散的纳米TiO2/PPA溶液50g,使得纳米TiO2的加入量占聚合物质量的0.3%。纺丝过程中卷绕速度最高可达55m/min,得到的纤维纤度为4.5dtex,拉伸强度为3.91GPa,断裂伸长为5.1%。
    将该PBO纤维于紫外光下照射100小时后,强度保持率为75%。
    实施例2
    采用如对比例1所述的方法进行聚合和纺丝,所不同的是在HCl完全脱除后,在聚合体系中加入含有1.8935g金红石型纳米TiO2且预先经超声分散的纳米TiO2/PPA溶液100g,使得纳米TiO2的加入量占聚合物质量的1.5%。纺丝过程中卷绕速度最高可达75m/min,得到的纤维纤度为4.1dtex,拉伸强度为4.62GPa,断裂伸长为5.2%。
    将该PBO纤维于紫外光下照射100小时后,强度保持率为71%。
    实施例3
    采用如对比例1所述的方法进行聚合和纺丝,所不同的是在HCl完全脱除后,在聚合体系中加入含有3.7869g金红石型纳米TiO2且预先经超声分散的纳米TiO2/PPA溶液100g,使得纳米TiO2的加入量占聚合物质量的3%。纺丝过程中卷绕速度最高可达55m/min,得到的纤维纤度为4dtex,拉伸强度为3.67GPa,断裂伸长为5.4%。
    将该PBO纤维于紫外光下照射100小时后,强度保持率为62%。
    实施例4
    采用如对比例1所述的方法进行聚合和纺丝,所不同的是在HCl完全脱除后,在聚合体系中加入含有0.3787g混合型纳米TiO2且预先经超声分散的纳米TiO2/PPA溶液50g,使得纳米TiO2的加入量占聚合物质量的0.3%。纺丝过程中卷绕速度最高可达55m/min,得到的纤维纤度为3.6dtex,拉伸强度为3.52GPa,断裂伸长为5.4%。
    将该PBO纤维于紫外光下照射100小时后,强度保持率为53%。

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