一种PBO纤维压缩性能改性方法技术

一种PBO纤维压缩性能改性方法，涉及PBO纤维改性方法的领域。本发明专利技术是要解决现有的方法制备得到的PBO纤维存在着其特有的微纤结构以范德华力为主的次级化学键联结而成，导致PBO纤维在承载轴向压缩应力时易于屈曲变形而使微纤剥离破坏，表现出压缩性能较差的缺陷。一种PBO纤维压缩性能改性方法：一、采用γ射线对PBO纤维进行预辐照使纤维本体内部的微纤之间进行交联；二、用环氧氯丙烷溶液对预辐照后的PBO纤维浸泡进行表面接枝。本发明专利技术适用于先进结构复合材料领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及PBO纤维改性方法的领域。
技术介绍
PBO (聚对苯撑苯并ニ恶唑)纤维是由PBO聚合物经过液晶纺丝技术制得的高性能纤维，它有许多独特的优点，如比強度高、比模量高、抗冲击性、耐热性好等。它的拉伸強度和模量约为Armoc (芳纶)纤维的两倍。PBO纤维中含有钢直性分子链，使其具有优异的耐热性，比Armoc纤维的耐热温度高100°C，是目前综合性能最优异的一种有机纤维。因此，PBO纤维成为航空航天以及民用先进结构复合材料领域理想的增强材料。但是由于PBO纤维特有的微纤结构，微纤之间通过以范德华カ为主的次级化学键联结而成，这种弱的结合カ导致PBO纤维在承载轴向压缩应力时易于屈曲变形而使微纤剥离破坏，使得其压缩强度 只有拉伸强度的15%左右，进而制约了 PBO纤维在先进结构复合材料领域中的应用。
技术实现思路
本专利技术是要解决现有的方法制备得到的PBO纤维存在着其特有的微纤结构以范德华カ为主的次级化学键联结而成，导致PBO纤维在承载轴向压缩应力时易于屈曲变形而使微纤剥离破坏，表现出压缩性能较差的缺陷，而提供了ー种PBO纤维压缩性能改性方法。ー种PBO纤维压缩性能改性方法，具体是按以下步骤完成的一、在惰性气体的保护下，采用Y射线对PBO纤维进行辐照，其中，辐照剂量为36KGy 50KGy，辐照剂量率为 5. 9KGy/h 6. OKGy/h ；ニ、将经步骤ー处理的PBO纤维，转移至环氧氯丙烷的溶液中，浸泡2tTl0h，即完成了 PBO纤维压缩性能的改性。本专利技术的优点一、本专利技术提供的ー种PBO纤维压缩性能改性方法制备得到的PBO纤维，通过高能量的Y辐照射线的辐照，使得PBO纤维本体内部的微纤之间发生交联反应，改善了其在轴向应力作用下的微纤剥离缺陷，同时纤维表面被活化，产生的活性基团与环氧氯丙烷进行接枝反应，活性基团被保护得到了稳定的活性化学结构，增强了纤维表面与环氧树脂基体之间的相互作用，可使PBO纤维/环氧树脂复合材料的压缩强度达到200MPa ；ニ、本专利技术提供的ー种PBO纤维压缩性能改性方法，操作简单，エ艺稳定，质量可靠，适用于エ业化生产。附图说明图1为试验一制备得到的改性的PBO纤维的本体内部微纤之间交联反应示意图。图2为试验一制备得到的改性的PBO纤维表面接枝反应示意图。具体实施方式具体实施方式一本实施方式提供了ー种PBO纤维压缩性能改性方法，具体是按以下步骤完成的一、在保护气体的保护下，采用Y射线对PBO纤维进行辐照，其中，辐照剂量为36KGy 50KGy，辐照剂量率为 5. 9KGy/h 6. OKGy/h ；ニ、将经步骤ー处理的PBO纤维，转移至环氧氯丙烷的溶液中，浸泡2tTl0h，即完成了 PBO纤维压缩性能的改性。本实施方式所述的KGy为千格瑞，表示被物质吸收的致电离辐射的总量。本实施方式所述的KGy/h为千格瑞/h，表示每小时被物质吸收的致电离辐射的总量。 本实施方式所述的步骤一中的采用Y射线对PBO纤维进行辐照，由于Y射线是ー种高能射线，在纤维的内部，高強度的Y辐照射线使内部分子链开环，相邻分子链、相邻微纤之间发生交联反应，形成交联的网状结构，微纤与微纤、分子链与分子链之间有相互联接的化学键，增强了其之间的相互作用，同时，在纤维表面，高強度的Y辐照射线引发PBO纤维表面聚合物分子链，产生活性自由基，使得纤维表面被活化。本实施方式所述的步骤ニ中转移至环氧氯丙烷的溶液中，应迅速转移，防止活性自由基基团失活。本实施方式所述的步骤ニ中转移至环氧氯丙烷的溶液中，由于步骤一中的辐照使PBO纤维表面产生活性自由基，同吋，由于环氧氯丙烷的高活性，使得两者发生接枝反应，保护了纤维表面的活性自由基基团，产生了稳定的活性化学结构，增强了纤维表面与环氧树脂基体之间的相互作用，纤维本体内部微纤化的改善和纤维表面的活化作用共同使改性的PBO纤维复合材料的压缩强度得到显著提高。本实施方式具有以下优点 一、本实施方式提供的ー种PBO纤维压缩性能改性方法制备得到的PBO纤维，通过高能量的Y辐照射线的辐照，使得PBO纤维本体内部的微纤之间发生交联反应，改善了其在轴向应力作用下的微纤剥离缺陷，同时纤维表面被活化，产生的活性基团与环氧氯丙烷进行接枝反应，活性基团被保护得到了稳定的活性化学结构，增强了纤维表面与环氧树脂基体之间的相互作用，可使PBO纤维/环氧树脂复合材料的压缩强度达到200MPa，比改性前提闻了 41% ;ニ、本实施方式提供的ー种PBO纤维压缩性能改性方法，操作简单，エ艺稳定，质量可靠，适用于エ业化生产。具体实施方式ニ 本实施方式与具体实施方式一的不同点在于所述的步骤一中的保护气体为氮气或稀有气体。其它与具体实施方式一相同。具体实施方式三本实施方式与具体实施方式一或ニ的不同点在于所述的步骤一中的Y射线为6tlCo Y射线。其它与具体实施方式一或二相同。具体实施方式四本实施方式与具体实施方式一至三之一的不同点在于所述的步骤一中的辐照剂量为38KGy 42KGy。其它与具体实施方式一至三相同。具体实施方式五本实施方式与具体实施方式一至四之一的不同点在于所述的步骤一中的辐照剂量为40KGy。其它与具体实施方式一至四相同。具体实施方式六本实施方式与具体实施方式一至五之一的不同点在于所述的步骤一中的辐照剂量率为5. 95KGy/tT6. OKGy/h。其它与具体实施方式一至五相同。具体实施方式七本实施方式与具体实施方式一至六之一的不同点在于所述的步骤一中的辐照剂量率为6. OKGy/h。其它与具体实施方式一至六相同。具体实施方式八本实施方式与具体实施方式一至七之一的不同点在于所述的步骤ニ中的环氧氯丙烷的溶液为环氧氯丙烷溶于丙酮的溶液。其它与具体实施方式一至七相同。具体实施方式九本实施方式与具体实施方式一至八之一的不同点在于所述的步骤ニ中的环氧氯丙烷溶于丙酮的质量百分比分数为509^80%。其它与具体实施方式一至八相同。具体实施方式十本实施方式与具体实施方式一至九之一的不同点在于所述的步骤ニ中的浸泡时间为5tT8h。其它与具体实施方式一至九相同。采用以下专利技术验证本专利技术的效果试验ーー种PBO纤维压缩性能改性方法，具体是按以下步骤完成的一、在氮气的保护下，采用6tlCo Y射线对PBO纤维进行辐照，其中，辐照剂量为40KGy，辐照剂量率为6. OKGy/h ；ニ、将经步骤ー处理的PBO纤维，转移至环氧氯丙烷的丙酮溶液中，浸泡6h，即完成了 PBO纤维压缩性能的改性；其中，环氧氯丙烷溶于丙酮的质量分数为60%。所述的试验ー制备得到的改性的PBO纤维的本体内部微纤之间交联反应示意图，如图1所示。所述的试验ー制备得到的改性的PBO纤维表面接枝反应示意图，如图2所示。对未改性的PBO纤维进行压缩性能的测试，得到压缩强度为142MPa。 对试验一得到的改性的PBO纤维进行压缩性能的测试，得到压缩强度为200MPa，通过对比，可以得到，改性的PBO纤维的压缩性能比未改性的PBO纤维的压缩性能提高了41%。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种PBO纤维压缩性能改性方法，其特征在于：一种PBO纤维压缩性能改性方法具体是按以下步骤完成的：一、在保护气体的保护下，采用γ射线对PBO纤维进行辐照，其中，辐照剂量为36KGy~50KGy，辐照剂量率为5.9KGy/h~6.0KGy/h；二、将经步骤一处理的PBO纤维，转移至环氧氯丙烷的溶液中，浸泡2h~10h，即完成了PBO纤维压缩性能的改性。

【技术特征摘要】
1.一种PBO纤维压缩性能改性方法，其特征在于一种PBO纤维压缩性能改性方法具体是按以下步骤完成的 一、在保护气体的保护下，采用Y射线对PBO纤维进行辐照，其中，辐照剂量为36KGy 50KGy，辐照剂量率为 5. 9KGy/h 6. OKGy/h ； 二、将经步骤一处理的PBO纤维，转移至环氧氯丙烷的溶液中，浸泡2tTl0h，即完成了PBO纤维压缩性能的改性。2.根据权利要求1所述的一种PBO纤维压缩性能改性方法，其特征在于所述的步骤一中的保护气体为氮气或稀有气体。3.根据权利要求1或2所述的一种PBO纤维压缩性能改性方法，其特征在于所述的步骤一中的Y射线为6tlCo Y射线。4.根据权利要求1或2所述的一种PBO纤维压缩性能改性方法，其特征在于所述的步骤一中的辐照剂量为38KGy 42KGy。5.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：张春华，刘雅薇，傅鑫，张文生，黄玉东，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：