李霞，黃玉東*，矯靈艷
(哈爾濱工業(yè)大學應用化學系，哈爾濱 150001)
摘要：聚對苯撐苯并雙錨唑(PB0)纖維是一種高強度、高模量、高熱穩(wěn)定性、高耐化學腐蝕性的新型纖維。著重介紹了PBO纖維的合成工藝、紡絲工藝；并對PBO的微觀結(jié)構(gòu)形態(tài)和表征方法進行了綜合評述。
關(guān)鍵詞：PBO纖維；制備；微觀結(jié)構(gòu)；表征方法
聚對苯撐苯并雙鎓唑Poly(p—phenylene-2，6-benzoxazole)最初是由美國空軍材料實驗室于上個世紀70年代作為一種耐高溫性能的材料進行開發(fā)的，但是一直受到合成工藝的限制，不能合成大分子量的PBO聚合物，其優(yōu)越的性能也難以體現(xiàn)出來。直到80年代中期，由DOW化學公司開發(fā)出了一種新的單體合成、聚合及紡絲技術(shù)，1991年又與東洋紡織公司開始聯(lián)合研究開發(fā)PBO纖維，并于1995年，由東洋紡織公司在DOW化學公司的專利許可下開始了試生產(chǎn)，1998年10月開始商業(yè)化生產(chǎn)，注冊商標為Zylon。近幾年推出的AS高強型纖維，其拉伸強度為5.8GPa，拉伸模量為 180GPa；在AS型拉伸強度不變的基礎(chǔ)上，對纖維進行熱處理得到HM高模量型纖維，其拉伸模量提高到了280GPa；Kitagawa等[1]開發(fā)的HM+超高模量纖維，其拉伸模量達到了360GPa，使得PBO纖維在性能上又得到了進一步的提高。不同的科研工作者用不同的方法計算出PBO的理論模量是不同的，David[2]計算得511GPa，Tashiro[3]計算為460GPa，Adams等[4]用AMl計算出的孤立分子的理論拉伸模量值為730GPa。
在性能上，PBO纖維的強度及彈性模量約為對位芳綸纖維的2倍，現(xiàn)有的商業(yè)PBO纖維的模量超過了鋼材，作為直鏈高分子，被認為具有極限彈性模量；PBO纖維從室溫加熱到400℃，其抗張模量僅從230Gpa線性的下降到190GPa；PBO有異常高的抗點燃性，其極限氧指數(shù)(LOI)為68，在有機纖維之中表現(xiàn)出最高值，在燃燒中，熱釋放速率低，產(chǎn)生一氧化碳、氰化氫等有毒氣體的非常少[5]。其分子鏈的剛直性使得熱分解溫度比對位芳綸約高出100℃，500℃熱處理60s后纖維的強度是原有強度的90％，這種纖維有望取代石棉[6]；PBO的熱膨脹系數(shù)僅為-3.0×10-6～6.4× 10-6。PBO耐化學腐蝕性良好，除強酸外不溶于任何有機溶劑。
由于這些優(yōu)異的性能，PBO自問世以來就被認為是航空航天先進結(jié)構(gòu)復合材料中的新一代超級纖維[7,8]。本文基于大量文獻對PBO的合成、結(jié)構(gòu)以及表征方法作了較詳細的概述。
論文來源：高分子通報，2004，72（4),102-107
