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21世紀超級纖維,比碳纖維還強,1毫米細絲可吊起450公斤重物

PBO纖維作為一種高性能的芳香族聚醯胺纖維,目前分為兩種,

一種是直接通過紡絲生成的纖維,稱為初生絲或初生纖維(AS型),另一種是為提高彈性模量經熱處理後的紡絲,稱為高模絲或高模纖維(HM型)。PBO纖維是繼Kevlar纖維(美國杜邦對位芳綸)之後出現的又一合成的高性能纖維,被譽為21世紀超級纖維。PBO聚合體除可用作纖維外,還用作薄膜和複合增強處理材料。

物化性能

PBO纖維的其抗拉強度和模量在現有化學纖維中為最高,在火焰中不燃燒、不收縮,

耐熱性和難燃性高於其他任何一種有機和無機纖維,耐衝擊性、耐摩擦性和尺寸穩定性均很優異,並且質輕而柔軟,是極其理想的紡織原料。由於兼備力學性能和耐高溫、抗燃等兩種最高特性,接近於理想的超纖維,素有纖維之王之稱。PBO纖維的缺點是耐光性差,受紫外線照射影響纖維的強度,因此使用時應避光。

力學性能

P B O纖維具有優良的力學性能,特別是P B O纖維的抗拉強度不僅超過鋼纖維,

而且可淩駕於 碳纖維之上。在力學性能上,P B O纖維的抗拉強 度及彈性模量約為對位芳綸的2 倍,其模量被認 為是直鏈高分子聚合物的極限模量。一根直徑為1 mm的PBO細絲可吊起450 kg的重物,其抗拉強度 是鋼絲纖維的1 0 倍以上,是力學性能唯一超過鋼 絲纖維的化學合成纖維。

熱穩定性能

P B O纖維的熱分解溫度高達6 5 0 °C,被認為是目前熱穩定性最高的有機纖維。

工作溫度高達 300~500 °C,在300 °C空氣中100 h後,抗拉強度 保持率為4 8 %左右,在5 0 0 °C時其強度仍能保持 40 %。HM型PBO纖維在400 °C下仍能保持75 % 的模量。此外,P B O有異常高的抗點燃性,極限 氧指數L O I 為6 8,在有機纖維中僅次於聚四氟乙 烯纖維(LOI 為95),而且在750 °C燃燒時產生的 CO、HCN等有毒氣體很少,大大低於其他芳香族 聚醯胺纖維。

尺寸穩定性

高模PBO纖維在50 %斷裂載荷下100 h的塑性形變不超過0.03 %,同時PBO纖維在5 %斷裂載荷下 的抗蠕變值是同樣條件下對位芳綸的2 倍。

P B O纖 維還具有負的線膨脹係數,不會因濕度改變引起的 尺寸變化,熱及水分對其的影響也極小。PBO纖維 從室溫加熱到400 °C,其拉伸模量僅下降17.4 %。

化學穩定性

PBO纖維的耐化學腐蝕性良好,除溶解於100 %的濃硫酸、甲基磺酸、氯磺酸等強酸外,在其他 所有的有機溶劑和堿中都是穩定的,不溶於任何有 機溶劑,且強度幾乎不變。此外,PBO纖維柔軟性 良好,織成的織物柔軟性近似於滌綸織物,

對於紡 織編織加工極為有利。PBO纖維的耐藥品性,耐切 割性較好,作為保護材料有良好的效果。